Ponad 100 lat po katastrofie Titanica idea statków, które nie mogą zatonąć, wciąż napędza badania inżynieryjne. Naukowcy z Instytutu Optyki Uniwersytetu w Rochester wykonali istotny krok w tym kierunku, opracowując metodę, dzięki której zwykłe metalowe rury stają się w praktyce niezatapialne. Rury te pozostają na powierzchni niezależnie od tego, jak poważnym uszkodzeniom fizycznym ulegną – informuje portal SciTechDaily.
Superhydrofobowe rury stworzą niezatapialne statki przyszłości
Badaniami kierował Chunlei Guo, profesor optyki i fizyki oraz starszy naukowiec w Laboratorium Energetyki Laserowej Uniwersytetu w Rochester. Guo i jego zespół opisali swoje wyniki w pracy opublikowanej 27 stycznia w czasopiśmie „Advanced Functional Materials”. Ich metoda polega na precyzyjnym trawieniu wewnętrznej powierzchni aluminiowych rur w celu wytworzenia mikroskopijnych i nanometrowych zagłębień. Tak ukształtowana powierzchnia staje się superhydrofobowa, czyli silnie odpycha wodę i pozostaje sucha.
Czytaj więcej
Elektryczne samochody nikogo już nie dziwią, pojawiają się pierwsze elektryczne samoloty, ale wielki statek pasażerski? Australia zadziwiła świat.
Gdy jedna z tak przygotowanych rur zostaje zanurzona w wodzie, hydrofobowe wnętrze zatrzymuje w środku stabilną kieszeń powietrza. Ta warstwa powietrza uniemożliwia wnikanie wody do środka i sprawia, że rura nie tonie. Proces ten przypomina rozwiązania spotykane w naturze, takie jak pająki nurkujące (tzw. pająki dzwonowe), które przenoszą pod wodą pęcherzyki powietrza, czy mrówki ogniste, łączące się w pływające tratwy dzięki wodoodpornym ciałom.
„Co istotne, dodaliśmy przegrodę pośrodku rury, tak aby nawet wtedy, gdy wpycha się ją pionowo do wody, pęcherz powietrza pozostawał uwięziony wewnątrz, a rura zachowywała zdolność unoszenia się na powierzchni” – wyjaśnia profesor Guo.
„Dziurawe rury”, które nigdy nie toną
Zespół Guo po raz pierwszy zaprezentował superhydrofobowe urządzenia pływające w 2019 r., wykorzystując dwa odpychające wodę dyski szczelnie połączone ze sobą w celu uzyskania wyporności. Choć rozwiązanie to było skuteczne, miało swoje ograniczenia: przy dużych kątach nachylenia dyski mogły tracić zdolność unoszenia się. Nowa konstrukcja oparta na rurach jest prostsza i znacznie stabilniejsza, zwłaszcza w warunkach przypominających wzburzone wody otwartego morza.
Czytaj więcej
Na morzach i oceanach trwa akcja wyławiania wraków okrętów wojennych z czasów II wojny światowej. Gra idzie o bezcenną „czystą” stal. Dziś jej już...
„Testowaliśmy je przez wiele tygodni w naprawdę trudnych warunkach i nie stwierdziliśmy żadnego pogorszenia wyporności” – powiedział Guo. „Można w nich zrobić duże dziury i pokazaliśmy, że nawet jeśli rury zostaną poważnie uszkodzone i będą miały tyle otworów, ile tylko da się wybić, nadal unoszą się na wodzie” – zapewnia profesor.
Badacze wykazali również, że wiele takich rur można łączyć ze sobą w tratwy, co otwiera drogę do zastosowań w postaci statków, boi czy pływających platform. Testy laboratoryjne obejmowały rury o różnych długościach, sięgających niemal pół metra. Według Guo koncepcję tę można skalować do rozmiarów pozwalających na przenoszenie cięższych ładunków potrzebnych w praktycznych zastosowaniach.
Zespół zbadał także możliwość wykorzystywania tratw zbudowanych z tych superhydrofobowych rur do pozyskiwania energii z fal oceanicznych. To podejście wskazuje na potencjalnie nowy sposób wytwarzania odnawialnej energii elektrycznej przy użyciu trwałych konstrukcji pływających – pisze SciTechDaily.
