Спустя более 100 лет после крушения «Титаника» инженеры всё ещё надеются создать «непотопляемые» корабли. В стремлении достичь этой высокой цели исследователи 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 команда описывают процесс создания алюминиевых трубок с удивительными плавучими свойствами в исследовании, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials. Протравливая внутреннюю поверхность алюминиевых трубок, исследователи создают на ней микро- и наноуглубления, которые делают её супергидрофобной, отталкивающей воду и остающейся сухой.
Когда обработанная трубка попадает в воду, супергидрофобная поверхность удерживает внутри трубки стабильный воздушный пузырь, который не даёт ей намокнуть и утонуть. Этот механизм похож на то, как пауки-серебрянки удерживают воздушный пузырь, чтобы оставаться на плаву под водой, или как огненные муравьи образуют плавучие плоты из своих гидрофобных тел.
«Важно отметить, что мы добавили перегородку в середину трубки, чтобы даже при вертикальном погружении в воду воздушный пузырь оставался внутри и трубка сохраняла плавучесть», — говорит Го.
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.
«Мы тестировали их в очень суровых условиях в течение нескольких недель и не обнаружили снижения их плавучести, — говорит Го. — В них можно проделать большие отверстия, и мы показали, что даже если сильно повредить трубки, проделав в них столько отверстий, сколько возможно, они всё равно будут держаться на плаву».
Несколько труб можно соединить, чтобы создать плоты, которые могут стать основой для кораблей, буев и плавучих платформ. Команда протестировала конструкцию с использованием труб разной длины, вплоть до почти полуметровых. По словам Го, эту технологию можно легко масштабировать до более крупных размеров, необходимых для несущих плавучих устройств.
Исследователи также продемонстрировали, как с помощью плотов, изготовленных из супергидрофобных трубок, можно улавливать волны на воде и вырабатывать электричество. Это перспективное направление в области возобновляемых источников энергии.
