- 化工與生活 “不會(huì)沉沒(méi)”的金屬
- 發(fā)布日期：2019-12-20
最近，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的郭春雷教授團(tuán)隊(duì)制造出一種“不會(huì)沉沒(méi)”的金屬。這種金屬可以漂浮在水面，即便金屬表面開(kāi)了幾個(gè)洞也不會(huì)沉入水中。這項(xiàng)研究成果已經(jīng)發(fā)布在學(xué)術(shù)期刊 ACS Applied Materials and Interfaces 上。
據(jù)郭春雷教授介紹，這是一種用激光讓材料具有疏水性的技術(shù)。研究人員通過(guò)飛秒激光在金屬表面刻蝕出大量具備納米微結(jié)構(gòu)的細(xì)紋，這些細(xì)紋能截留大量空氣以獲取疏水性，因此可以讓金屬漂浮在水面。其實(shí)，郭春雷團(tuán)隊(duì)早在2015年就制造出這種超疏水材料，將水和金屬?gòu)氐赘綦x開(kāi)。但問(wèn)題在于，如果長(zhǎng)期浸泡在水中，金屬表面的材料還是會(huì)在和水的摩擦中磨損，逐漸失去疏水性。
但新發(fā)布的這種“不沉”的金屬已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題，郭春雷表示靈感來(lái)源于潛水鐘蜘蛛和火蟻。這兩種動(dòng)物都能長(zhǎng)期呆在水中或水面。潛水鐘蜘蛛可以用腿上和腹部的毛發(fā)將氣泡固定，在水中呆一整天。而火蟻在遭遇洪水時(shí)可以用身體搭建成火蟻筏飄在水上，火蟻群用一根棍子將火蟻筏用力向下按，火蟻們會(huì)緊緊相依，整體隨著作用力彎曲和伸展，就能像疏水布料一樣不會(huì)被水潤(rùn)濕。
根據(jù)這兩種動(dòng)物的特性，研究人員創(chuàng)造了一種新型結(jié)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)小桿將兩個(gè)經(jīng)過(guò)處理的鋁表面連接起來(lái)，通過(guò)計(jì)算找到可以容納足夠空氣以漂浮起來(lái)的最佳距離，形成一個(gè)防水隔層，即便把整塊金屬完全浸入水中，一樣能浮起來(lái)。
研究團(tuán)隊(duì)嘗試把重物將金屬壓在水底兩個(gè)月，將重物移開(kāi)后金屬立刻浮上水面。即使在金屬表面開(kāi)了7個(gè)大小不一的洞，防水隔層也不會(huì)進(jìn)水，金屬依然能保持漂浮狀態(tài)。研究人員表示，這種技術(shù)可以用在任何金屬或其他材料上，比如讓船只受到嚴(yán)重?fù)p毀后也不會(huì)沉沒(méi)。
去年美軍就在潛艇中測(cè)試了超疏水涂層，它可以在船身上形成一層氣泡，以減少水中阻力。能讓潛艇行駛得更穩(wěn)更快，同時(shí)提高燃料利用效率。顯然這樣的技術(shù)同樣可以用于一般的船只上。除了航海工具，這種技術(shù)還可以用在汽車(chē)和飛機(jī)上，讓擋風(fēng)玻璃和飛機(jī)機(jī)翼不會(huì)結(jié)冰，甚至能讓智能手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備的防水功能提高好幾個(gè)等級(jí)。
目前，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)得到了比爾及梅琳達(dá)?蓋茨基金會(huì)、美國(guó)陸軍研究辦公室和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)等機(jī)構(gòu)的資助，研究團(tuán)隊(duì)表示正在加快研究進(jìn)度，早日推動(dòng)這種材料的商業(yè)化應(yīng)用。
