Pająk i mrówki inspiracją dla niezatapialnego metalu
Zainspirowani podwodnymi dzwonami topików i tratwami mrówek z rodzaju Solenopsis, inżynierowie z Uniwersytetu w Rochesterze wygrawerowali laserem femtosekundowym 2 płytki z glinu. Uzyskali superhydrofobowe powierzchnie, które po złożeniu z odpowiednim "rozstawem" są przez długi czas niezatapialne. Można je na siłę zanurzać, a nawet dziurawić, a i tak będą się utrzymywać na powierzchni.
Prof. Chunlei Guo uważa, że bioinspirowane rozwiązanie może w przyszłości znaleźć rozwiązanie w niezatapialnych statkach i łodziach, kamizelkach ratunkowych, które będą spełniać swoją rolę również po uszkodzeniu czy w elektronicznych urządzeniach monitorujących, które bez problemu wytrzymają długi czas w oceanie.
Jak tłumaczą autorzy artykułu z pisma ACS Applied Materials and Interfaces, za pomocą femtosekundowego lasera w metalu graweruje się mikro- i nanowzory, które więżą powietrze i sprawiają, że powierzchnia staje się superhydrofobowa.
Kluczowe spostrzeżenie jest takie, że wielofasetkowe superhydrofobowe powierzchnie (SH) mogą zachowywać spore objętości powietrza, co rodzi możliwość, że powierzchnie SH uda się [kiedyś] wykorzystać do uzyskania pływalnych urządzeń.
Zespół Guo stworzył strukturę złożoną z 2 płytek z aluminium. Ich wygrawerowane powierzchnie były zwrócone do wewnątrz, w ten sposób chroniono je np. przed ścieraniem (abrazją). Odległość między okrągłymi płytkami była taka, by udało się między nimi schwycić i utrzymać ilość powietrza, która wystarczy do unoszenia struktury na wodzie.
Okazało się, że nawet po wymuszonym 2-miesięcznym zanurzeniu struktura wypływała na powierzchnię od razu po usunięciu obciążenia. Struktury zachowywały tę zdolność nawet po wielokrotnym przedziurawieniu (wystarczyło powietrze uwięzione w zachowanych fragmentach "przegrody").
Choć zespół Guo grawerował glin, proces można zastosować do dowolnego metalu.
Gdy Amerykanie pierwszy raz demonstrowali swoją technikę, do wygrawerowania fragmentu o wymiarach cal na cal (ok. 6,45 cm2) potrzebna była godzina. Dzisiejsza moc laserów i szybkość skanowania przyspieszają proces, dzięki czemu można zacząć myśleć o przeskalowaniu go do zastosowań komercyjnych.
Poszukując idealnej konfiguracji, ekipa eksperymentuje z innymi kształtami płytek metalu i różnymi rozmiarami szczeliny dzielącej płytki.
Warto dodać, że przynajmniej na obecnym etapie badań, po długim okresie zanurzenia w wodzie taka powierzchnia może zacząć tracić właściwości hydrofobowe.
Komentarze (0)