Більше століття після аварії «Титаніка» інженери все ще сподіваються коли-небудь створити «непотоплювані» кораблі. У рамках кроку до досягнення цієї високої мети дослідники з Інституту оптики Рочестерського університету розробили новий процес, який робить звичайні металеві трубки непотоплюваними — тобто вони залишаються на плаву незалежно від того, як довго їх занурюватимуть у воду або наскільки сильно вони будуть пошкоджені.
Чунлей Го, професор оптики та фізики, а також старший науковий співробітник Лабораторії лазерної енергетики Рочестерського університету, та його команда описують свій процес створення алюмінієвих трубок із чудовими плавучими властивостями у дослідженні, опублікованому в журналі Advanced Functional Materials. Шляхом травлення внутрішньої поверхні алюмінієвих трубок дослідники створюють мікро- і наноямки на поверхні, які роблять її супергідрофобною, відштовхуючи воду і залишаючись сухою.
Коли оброблена трубка потрапляє у воду, супергідрофобна поверхня затримує всередині неї стабільну бульбашку повітря, що запобігає її затопленню та зануренню. Механізм аналогічний тому, як павуки-водолази захоплюють бульбашку повітря, щоб залишатися на плаву під водою, або як вогняні мурахи формують плавучі плоти своїми гідрофобними тілами.
"Важливо відзначити, що ми додали перегородку посередині трубки, так що навіть якщо ви опустите її вертикально у воду, бульбашка повітря залишиться всередині, і трубка збереже свою плавучість", - говорить Го.
Го та його лабораторія вперше продемонстрували супергідрофобні плавучі пристрої у 2019 році, використовуючи два супергідрофобні диски, герметично з'єднані для створення плавучості. Але нинішня конструкція трубки спрощує та покращує технологію у кількох ключових областях. Диски, розроблені дослідниками раніше, могли втрачати свою плавучість при повороті під екстремальними кутами, але трубки стійкі до турбулентних умов, подібних до тих, що зустрічаються в морі.
«Ми тестували їх у справді суворих умовах протягом кількох тижнів і не виявили погіршення їхньої плавучості», — каже Го. «В них можна виконати великі отвори, і ми показали, що навіть якщо сильно пошкодити трубки, проробивши в них безліч отворів, вони все одно плаватимуть».
Декілька трубок можна з'єднати разом, щоб створити плоти, які можуть стати основою для кораблів, буїв та плавучих платформ. У лабораторних експериментах команда протестувала конструкцію, використовуючи трубки різної довжини, майже до пів метра, і Го каже, що технологію можна легко масштабувати до великих розмірів, необхідних для плавучих пристроїв.
Дослідники також показали, як плоти, виготовлені з супергідрофобних трубок, можуть використовуватися для збирання хвиль води для вироблення електроенергії, що відкриває перспективне застосування в галузі відновлюваної енергетики.
