兩種動物帶來靈感，永不沉沒的船舶也能造了_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-11-08 17:38
編譯／雷鑫宇 審稿／阿淼 責編／張夢
受蜘蛛“潛水鐘”和火蟻“空氣閥”啓示，研究人員開發了一種超疏水金屬結構。利用這種結構，有望設計出永不沉沒的船舶。
受蜘蛛和火蟻啓發，美國羅徹斯特大學的研究人員近日製造了一種超疏水金屬結構。這種結構對水有極強的排斥性，不論被壓入水底多少次，或者受到多麼嚴重的破壞都不會下沉。
超疏水金屬結構可以用於製造永不沉沒的船舶、被刺穿後還能漂浮的可穿戴漂浮裝置或者長期漂浮的海洋電子監控設備嗎？羅徹斯特大學光學和物理學教授Chunlei Guo認為，這些設想皆有可能。他的團隊在《ACS應用材料與界面》雜誌報道了相關研究成果。
超疏水金屬結構正浮出水面。
Guo等使用了其實驗室開發的一項突破性技術：利用飛秒激光在金屬表面“蝕刻”出納米尺度的複雜微觀圖案。這些圖案可以捕捉空氣，使金屬表面具備超疏水特性。然而，研究人員發現，長時間浸泡在水中後，金屬表面的疏水性可能會逐漸消失。
回到蜘蛛和螞蟻的例子。為什麼它們能夠在水下或者水面上呆很長時間呢？因為它們充分利用了密閉空氣區域。例如水生蜘蛛會在水下“編織”一個圓頂狀的“潛水鐘”。由於它們的腿部和腹部極度疏水，兩者之間的空間可以充滿空氣。類似的，火蟻可以截留流經其超疏水身體的空氣，做成“空氣筏”。
Guo説：“這是一個非常有趣的靈感。它給我們的關鍵啓示在於，多面超疏水錶面（MSHS）能夠截留大量空氣，這對製造漂浮裝置非常重要。”
研究人員將重物壓在超疏水金屬結構上方，使其沉入水底。兩個月之後，它仍然能立刻浮出水面。
由此，Guo的團隊對超疏水金屬表面進行了改進，設計了這樣一個結構：對平行放置的鋁板內側、而非外側進行處理，使兩者形成封閉結構，並避免了外部磨損。鋁板之間保持適當的距離，以截留足夠的空氣，為結構提供浮力。從本質上講，這是一個牢固的防水隔間。
Guo説，新設計的金屬結構即便被壓入水底兩個月，也能在載荷釋放後立即彈回水面。此外，即便金屬結構被多次刺穿，也能依靠剩餘部分的空氣，繼續保持懸浮性。
Guo在實驗中使用鋁作為製作金屬結構的材料，但實際上，“蝕刻工藝”是可以用於任何金屬或其他材料的。在首次演示實驗中，Guo等花費了近1個小時才完成了一個小型表面（約1平方英寸）的蝕刻。
即便遭受了嚴重損壞，超疏水金屬結構仍然具備漂浮能力。
目前，得益於7倍增強的激光和更快的掃描技術，蝕刻工藝的速度已顯著加快，更具商業應用價值。
期刊來源：《ACS應用材料與界面》
期刊編號：1944-8244
原文鏈接：
https://www.rochester.edu/newscenter/superhydrophobic-metal-wont-sink-406272/
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。
轉載本公號內容請聯繫授權