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科学家设计出不沉的金属管
超疏水设计可以带来弹性船舶、浮动平台和可再生能源创新。
来源:罗切斯特大学泰坦尼克号沉没一个多世纪后，工程师们仍然希望有一天能够制造出“不沉”的船只。为了实现这一崇高目标，罗切斯特大学光学研究所的研究人员开发了一种新工艺，可以使普通金属管变得不沉，这意味着无论它们被强行浸入水中多久或受损程度如何，它们都会保持漂浮状态。
光学和物理学教授、罗彻斯特大学激光能量学实验室的高级科学家 ChunleiGuo 和他的团队在《先进功能材料》上发表的一项研究中描述了他们制造具有卓越漂浮能力的铝管的过程。通过蚀刻铝管的内部，研究人员在表面形成微米和纳米凹坑，使其变得超疏水、防水并保持干燥。
当经过处理的管子进入水中时，超疏水表面会在管内捕获稳定的气泡，从而防止管子浸水和下沉。这种机制类似于潜水钟蜘蛛如何捕获气泡以在水下保持浮力，或者火蚁如何用其疏水性身体形成漂浮的筏。
“重要的是，我们在管子中间添加了一个分隔器，这样即使你将其垂直推入水中，气泡仍然被困在里面，并且管子保持其漂浮能力，”郭说。
郭和他的实验室于 2019 年首次展示了超疏水浮动装置，该装置具有两个密封在一起以产生浮力的超疏水圆盘。但当前的管设计简化并改进了几个关键领域的技术。研究人员之前开发的圆盘在以极端角度转动时可能会失去漂浮能力，但这些管对于像海上那样的湍流条件具有弹性。