Ikviens zina, ka metāli ir diezgan smaga vielu klase, kam ir augsts blīvums un (ja mēs nerunājam par īpašiem sakausējumiem vai īpaši plānām loksnēm, piemēram, foliju) bieži nogrimst ūdenī. Tomēr Ročesteras universitātes pētnieki ir spējuši radīt metālu, kas vienkārši atsakās nogrimt. Pat ja tas ir apzināti iegremdēts zem ūdens virsmas, tas peldēs virspusē.
Kā izveidot metālu, kas negrims ūdenī
Par attīstību atbild Ročesteras Universitātes Chunlei Guo Optikas un fizikas katedras profesors un viņa komanda. Jaunā materiāla izveidošanai pētnieki izmantoja inovatīvu metodi, kas izmanto femtosekundes lāzera zibspuldzes, lai "kodinātu" metālu virsmu. Tas ir, ļoti ātras un intensīvas lāzera zibspuldzes rada metāla un mikrodaļiņu modeļus uz metāla virsmas, mainot vielas struktūru. Tas ļauj metāla virsmas slānim notvert un noturēt gaisu, padarot metāla virsmu par “īpaši hidrofobisku” vai, vienkāršāk sakot, ūdeni atgrūdošu.
Tomēr testos pētnieki atklāja, ka pēc ilgstošas iegremdēšanas ūdenī virsmas var zaudēt savas hidrofobās īpašības. Un tad zinātnieku uzmanību piesaistīja … zirnekļi un skudras.
Piemēram, Argyroneta ūdensputnu zirnekļi izveido zemūdens kupolu tīmekli - tā saukto niršanas zvanu, kuru viņi piepilda ar gaisu, kuru tie nes no virsmas uz kājām un vēdera. Tādā pašā veidā dažas skudru sugas spēj veidot "ūdens burbuli", turot gaisa burbuļus uz ķermeņa virsmas.
Tā rezultātā zinātnieku komanda izstrādāja struktūru, kurā divas metāla plāksnes, tāpat kā iepriekš, bija pārklātas ar sīkiem "rakstiem". Tikai tagad viņi šīs plāksnes uzliek viens otram virsū, pagriežot tos uz iekšu ar "rakstu". Starp plāksnēm bija pietiekami daudz vietas, lai notvertu un noturētu gaisu, kas neļāva metāla konstrukcijai nogrimt.
Turklāt superhidrofobiskā struktūra paliek virs ūdens pat pēc būtiskiem struktūras bojājumiem. Eksperimenta ietvaros zinātnieki izveidoja 6 caurumus plāksnēs ar diametru 3 milimetri un vienu caurumu ar 6 milimetru diametru. Tajā pašā laikā plāksnes turpināja peldēt uz ūdens virsmas.
Reklāmas video:
Metāls turpina peldēt pat pēc lieliem bojājumiem.
Komanda apgalvo, ka līdzīgu procesu var izmantot jebkura veida metāla modificēšanai. Kad eksperti pirmo reizi pārbaudīja jauno tehnoloģiju, viņiem vajadzēja vienu stundu, lai modificētu metāla platumu 2,5 par 2,5 centimetriem. Tagad, izmantojot lāzerus septiņas reizes jaudīgāk, process ir ievērojami paātrinājies, un kopumā, pēc izstrādātāju domām, "tehnoloģija ir gatava komerciālai lietošanai".
Vladimirs Kuzņecovs