W jaki sposób naukowcy osiągnęli efekt niezatapialności?
Cały sekret tkwi w mikroskopijnej strukturze metalu. Naukowcy pod kierunkiem Chunleiego Guo zastosowali proces wytrawiania wewnętrznych powierzchni aluminiowych rur. Powstają w ten sposób niewidoczne gołym okiem zagłębienia, które radykalnie zmieniają zachowanie materiału w kontakcie z wodą. Powierzchnia zyskuje właściwości superhydrofobowe, czyli staje się wyjątkowo skutecznym wodoodpornym barierą. Kiedy tak przygotowaną rurę zanurzymy, wewnątrz tworzy się stabilna kieszeń powietrzna. Działa to na zasadzie wbudowanej, nieusuwalnej kamizelki ratunkowej. Nawet jeśli woda dostanie się do środka, powietrze pozostaje uwięzione, utrzymując całą konstrukcję na powierzchni. To rozwiązanie wzorowane jest na mechanizmach obserwowanych w przyrodzie, np. u pająków nurkujących, które przenoszą pod wodą pęcherzyki powietrza.
Kluczową innowacją w stosunku do poprzednich prototypów z 2019 roku jest dodanie wewnętrznej przegrody. Dzięki niej bańka powietrza nie ucieka, nawet gdy rura jest zanurzana pionowo. Jak wyjaśnia lider projektu, w takich okolicznościach bańka powietrza pozostaje uwięziona w środku, dzięki czemu rura zachowuje swoją zdolność pływania. To rozwiązanie eliminuje główną wadę wcześniejszych koncepcji, które traciły wyporność przy określonych kątach nachylenia.
Ekstremalne testy w warunkach laboratoryjnych
Prototypy poddano serii wymagających prób, które miały zasymulować realne warunki panujące na morzu. Przez wiele tygodni konstrukcje były testowane w środowisku imitującym sztormowe fale i mechaniczne uszkodzenia. Wyniki okazały się bardziej niż obiecujące. Testy przeprowadzano na rurach o długości blisko pół metra. Pokazano również, że można je łączyć w większe struktury, tworząc np. tratwy. Te z kolei mogłyby stanowić podstawę dla platform, boi czy właśnie kadłubów statków. Badacze twierdzą, iż koncepcja jest skalowalna, co oznacza potencjalną możliwość budowy dużych jednostek. Pytanie, na ile proces produkcyjny takiego „wytrawiania” okaże się opłacalny dla wielkich konstrukcji.
Czytaj też: Statki rekreacyjne z napędem jak wielkie tankowce. Brytyjska innowacja trafia do mniejszych jednostek
Oczywiście, zwiększenie bezpieczeństwa życia na morzu to tylko jedna z potencjalnych korzyści. Zespół z Rochester badał także możliwość wykorzystania platform zbudowanych z tych rur do przechwytywania energii fal morskich. To mogłoby dać początek nowym, trwalszym metodom pozyskiwania energii odnawialnej z oceanów. I choć opisywana technologia wygląda imponująco w kontrolowanych warunkach, to prawdziwym wyzwaniem będzie stworzenie opłacalnej metody produkcji na masową skalę oraz zapewnienie, iż właściwości superhydrofobowe nie ulegną degradacji po latach eksploatacji w słonej, agresywnej wodzie morskiej.