Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cấu trúc kim loại rất kỵ nước, nó không chịu chìm – bất kể nó có thường xuyên bị ép vào nước hay nó bị hư hại hoặc thủng bao nhiêu. Các ứng dụng có thể bao gồm tàu không thể chìm và thiết bị nổi có thể đeo được vẫn sẽ nổi sau khi bị đâm thủng.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Rochester lấy cảm hứng từ những con nhện chuông lặn và bè kiến lửa đã tạo ra một cấu trúc kim loại chống thấm nước, nó không chịu chìm – bất kể nó có bị ép xuống nước thường xuyên hay bị hư hại hay thủng bao nhiêu .
Điều này có thể dẫn đến:
Tất cả những điều trên đã giúp Chunlei Guo – giáo sư quang học và vật lý có phòng thí nghiệm mô tả cấu trúc trong Vật liệu và Giao diện Ứng dụng ACS .
Cấu trúc này sử dụng một kỹ thuật đột phá mà phòng thí nghiệm đã phát triển để sử dụng các chùm tia laser thứ hai giây để “khắc” bề mặt của các kim loại với các mẫu vi mô và nano phức tạp giữ không khí và làm cho bề mặt trở nên siêu kỵ nước (chống thấm nước).
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sau khi ngâm trong nước trong thời gian dài, các bề mặt có thể bắt đầu mất tính chất kỵ nước.
Nhập vào nhện và kiến lửa, chúng có thể sống sót trong thời gian dài dưới hoặc trên mặt nước. Làm sao? Bằng cách bẫy không khí trong một khu vực kín. Chẳng hạn, loài nhện sống dưới nước Argyroneta tạo ra một mạng lưới hình mái vòm dưới nước – cái gọi là chuông lặn – chúng chứa đầy không khí được mang từ bề mặt giữa hai chân siêu kỵ nước và abdomens của chúng. Tương tự, kiến lửa có thể tạo thành một chiếc bè bằng cách nhốt không khí giữa các cơ thể siêu thấm nước của chúng.
Đó là một nguồn cảm hứng rất thú vị. Như các nhà nghiên cứu lưu ý trong bài báo: “Cái nhìn sâu sắc quan trọng là các bề mặt siêu thấm nước (SH) nhiều mặt có thể bẫy một lượng không khí lớn, hướng đến khả năng sử dụng bề mặt SH để tạo ra các thiết bị nổi.”
Phòng thí nghiệm của Guo đã tạo ra một cấu trúc trong đó các bề mặt được xử lý trên hai tấm nhôm song song hướng vào trong, không hướng ra ngoài, vì vậy chúng được bao kín và không bị mài mòn bên ngoài. Các bề mặt được ngăn cách bằng khoảng cách vừa phải để giữ và giữ đủ không khí để giữ cho cấu trúc nổi – thực chất là tạo ra một ngăn chống nước.
Ngay cả sau khi bị buộc phải nhấn chìm trong hai tháng, các cấu trúc đã ngay lập tức bật trở lại bề mặt sau khi tải được giải phóng. Các cấu trúc cũng giữ lại khả năng này ngay cả sau khi bị đâm thủng nhiều lần bởi vì không khí vẫn bị giữ lại trong các phần còn lại của khoang hoặc các cấu trúc liền kề.
Mặc dù nhóm đã sử dụng nhôm cho dự án này, “quá trình ăn mòn” có thể được sử dụng cho bất kỳ kim loại hoặc vật liệu nào khác, “Guo nói.
Khi phòng thí nghiệm Guo lần đầu tiên trình diễn kỹ thuật khắc, phải mất một giờ để tạo mẫu cho diện tích bề mặt một inch một inch. Giờ đây, bằng cách sử dụng tia laser mạnh gấp bảy lần và quét nhanh hơn, phòng thí nghiệm đã tăng tốc quá trình khiến việc mở rộng quy mô cho các ứng dụng thương mại trở nên khả thi hơn.
Các đồng tác giả bao gồm tác giả chính Zhibing Zhan, Mohamed ElKabbash, Jihua Zhang và Subhash Singh, tất cả các ứng cử viên tiến sĩ hoặc nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Guo, và Jinluo Cheng, phó giáo sư tại Viện Quang học, Cơ học Mỹ, và Vật lý ở Trung Quốc.
Dự án được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ từ Quỹ Bill & Melinda Gates, Văn phòng Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ và Quỹ Khoa học Quốc gia.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Rochester . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :