Edderkopper og myrer inspirerer til metal, der ikke synker

University of Rochester forskere, inspireret af dykkerklokkeedderkopper og flåder af ildmyrer, har skabt en metallisk struktur, der er så vandafvisende, den nægter at synke – uanset hvor ofte den tvinges ned i vandet, eller hvor meget den er beskadiget eller punkteret.

Kan dette føre til et usænkeligt skib? En bærbar flydeanordning, der stadig vil flyde efter at være blevet punkteret? Elektroniske overvågningsenheder, der kan overleve på lang sigt i havet?

Alle de ovenstående, siger Chunlei Guo, professor i optik og fysik, hvis laboratorium beskriver strukturen i ACS Applied Materials and Interfaces.

Strukturen bruger en banebrydende teknik, som laboratoriet udviklede til at bruge femtosekund-udbrud af lasere til at "ætse" overfladerne af metaller med indviklede mikro- og nanoskalamønstre, der fanger luft og gør overfladerne superhydrofobe, eller vandafvisende.

Forskerne fandt, imidlertid, at efter at have været nedsænket i vand i lange perioder, overfladerne kan begynde at miste deres hydrofobe egenskaber.

Gå ind i edderkopperne og ildmyrerne, som kan overleve lange perioder under eller på overfladen af ​​vand. Hvordan? Ved at fange luft i et lukket område. Argyroneta akvatiske edderkopper, for eksempel, skabe et undervandskuppelformet væv – en såkaldt dykkerklokke – som de fylder med luft, der føres fra overfladen mellem deres superhydrofobe ben og underliv. Tilsvarende brandmyrer kan danne en tømmerflåde ved at fange luft mellem deres superhydrofobiske kroppe.

"Det var en meget interessant inspiration, "Siger Guo. Som forskerne bemærker i avisen:" Den centrale indsigt er, at mangefacetterede superhydrofobiske (SH) overflader kan fange et stort luftmængde, hvilket peger mod muligheden for at bruge SH-overflader til at skabe opdriftsanordninger."

Guos laboratorium skabte en struktur, hvor de behandlede overflader på to parallelle aluminiumsplader vender indad, ikke udadtil, så de er lukkede og fri for udvendigt slid og slid. Overfladerne er adskilt med den helt rigtige afstand til at fange og holde nok luft til at holde strukturen svævende - hvilket i bund og grund skaber et vandtæt rum.

Selv efter at være blevet tvunget til at dykke i to måneder, strukturerne hoppede straks tilbage til overfladen, efter at belastningen var frigivet, siger Guo. Strukturerne beholdt også denne evne selv efter at være blevet punkteret flere gange, fordi luft forbliver fanget i de resterende dele af rummet eller tilstødende strukturer.

Selvom holdet brugte aluminium til dette projekt, "ætseprocessen" kunne bruges til bogstaveligt talt alle metaller, eller andre materialer, " siger Guo.

Da Guo -laboratoriet første gang demonstrerede ætsningsteknikken, det tog en time at mønstre et en-til-en-tommer område af overfladen. Nu, ved at bruge lasere syv gange så kraftige, og hurtigere scanning, laboratoriet har fremskyndet processen, gør det mere muligt at skalere op til kommercielle applikationer.