Более чем через столетие после гибели «Титаника» инженеры продолжают попытки разработки судов, обладающих свойством «непотопляемости». В поисках достижения этой амбициозной задачи ученые из Института оптики Рочестерского университета разработали процесс, который делает обычные металлические трубы непотопляемыми. Это значит, что они будут оставаться на плаву, как бы долго их ни держали под водой и как бы сильно они ни были повреждены.
Чунлей Го, профессор оптики и физики, и его коллеги рассказывают о разработке алюминиевых трубок, обладающих необычайными характеристиками плавучести, в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials. Обработка внутренней поверхности алюминиевых трубок посредством протравливания приводит к формированию микро- и наноуглублений, что делает её супергидрофобной, отталкивающей воду и остающейся сухой .
Погружение обработанной трубки в воду приводит к формированию стабильного воздушного пузыря внутри неё благодаря супергидрофобной поверхности. Этот пузырь предотвращает намокание и погружение трубки. Принцип действия аналогичен тому, как пауки-серебрянки используют воздушные пузыри для поддержания плавучести под водой, или как огненные муравьи создают плавучие конструкции из своих гидрофобных тел.
«По словам Го, для обеспечения плавучести трубки даже при вертикальном погружении в воду, в её конструкцию была встроена перегородка, удерживающая воздушный пузырь внутри.
Го и его лаборатория впервые продемонстрировали супергидрофобные плавучие устройства в 2019 году. Они состояли из двух дисков, которые были скреплены между собой для обеспечения плавучести. Однако нынешняя конструкция упрощает технологию и улучшает её в нескольких аспектах. Диски, которые ранее разработали исследователи, могли терять способность держаться на плаву при повороте под экстремальным углом, а трубки устойчивы к турбулентности, например в море.
«В течение нескольких недель мы проводили испытания в экстремальных условиях, и это не выявило потери плавучести, — отмечает Го. — Мы продемонстрировали, что даже при значительных повреждениях, когда в трубках сделано максимальное количество отверстий, они сохраняют способность держаться на воде».
Соединяя несколько труб, можно создавать плоты, которые послужат основой для кораблей, буев и плавучих платформ. В ходе тестирования конструкция была проверена с использованием труб различной длины, включая экземпляры почти полуметра. По мнению Го, данная технология легко адаптируется для создания более крупных конструкций, требуемых для плавучих устройств.
Ученые показали, что волны на водной поверхности способны генерировать электричество, если использовать для этого специальные плоты, созданные из супергидрофобных трубок. Данная технология представляет собой многообещающую область в сфере альтернативной энергетики.
[Фото: Фотография Университета Рочестера / Дж. Адам Фенстер ]