Може ли метално съоръжение да не потъва във вода, въпреки че е повредено? Ново изследване показва, че е възможно.
Повече от век след потъването на "Титаник“, учените все още търсят по-добри начини да предотвратят потъването на кораби и плаващи конструкции.
Изследователски екип от Университета в Рочестър (URochester) вече се е доближил до тази цел. Учени са създали метални тръби, които отказват да потънат, дори след тежки повреди и дълги периоди под вода.
Трансформиране на обикновен материал
Изследването е проведено в Института по оптика към Университета на Рочестър. Ръководител на изследването е Чунлей Гуо (Chunlei Guo), старши учен в Лабораторията за лазерна енергетика (LLE).
Екипът е работил с обикновени алуминиеви тръби. Вместо да променят формата или да добавят пяна, учените са се фокусирали върху вътрешната повърхност на всяка тръба.
Използвайки специална лазерна техника, групата гравира малки вдлъбнатини и текстури в метала. Тези вдлъбнатини съществуват на микроскопични и наномащабни нива, твърде малки, за да се видят с просто око.
Тази текстурирана повърхност има силен ефект. Водата не може лесно да проникне през нея. Учените наричат това свойство свръхидрофобност, което означава изключително водоотблъскващо.
Задържаният въздух държи металната тръба плаваща
След като бъде поставена във вода, обработената тръба прави нещо необичайно. Водата остава извън тръбата, вместо да тече вътре. В кухината остава затворен въздушен джоб. Този затворен въздух поддържа тръбата лека и плаваща.
Въздухът тежи много по-малко от водата. Докато въздухът остава вътре, тръбата не се пълни и не потъва.
Тази идея е тясно свързана с природата. Водолазните паяци носят въздушни мехурчета под водата, за да дишат. Огнените мравки се свързват и улавят въздух, за да образуват плаващи салове по време на наводнения.
"Важно е да добавим разделител в средата на тръбата, така че дори ако я натиснем вертикално във водата, мехурчето въздух остава затворено вътре и тръбата запазва способността си да плава“, разказва Гуо.
Разделителят играе ключова роля. Той помага да се задържи въздушният джоб на място, дори когато водата нахлува мощно от различни посоки.
Кораб от метал, който е непотопяем
Повечето плаващи обекти се разпадат след поява на пукнатини или дупки. Водата нахлува и замества въздуха. Този проблем не се наблюдава В този случай. Дори когато тръбата претърпи сериозни повреди, свръхидрофобната повърхност продължава да отблъсква водата.
"Тествахме ги в наистина тежки условия в продължение на седмици и не открихме никакво влошаване на плаваемостта им“, отбелязва Гуо.
"Може да пробиете големи дупки в тях и ние показахме, че дори ако сериозно повредите тръбите като пробиете колкото се може повече дупки, те все още плават“, казва Гуо.
Този резултат изненадва много изследователи. Дупките обикновено означават повреда, но затвореният въздух остава защитен от водоотблъскващата повърхност вътре в тръбата.
По-добра стабилност в бурни води
Гуо и неговата изследователска група за първи път демонстрират свръххидрофобни плаващи устройства през 2019 г.
Този по-ранен дизайн използва два плоски водоотблъскващи диска, запечатани заедно. Макар че са били ефективни в спокойна вода, екстремното накланяне е създавало проблеми. При остри ъгли въздухът е успявал да излезе.
Дизайнът на тръбата решава този проблем. Цилиндричната форма задържа въздуха по-сигурно и се съпротивлява на движението от вълните. Тестовете поставят тръбите в бурни водни условия, подобни на океанските. Минават седмици без никаква загуба на способност за плаване.
Това подобрение прави дизайна по-реалистичен за употреба в реалния свят.
Принцип на проектиране на SH Al тръба. (a) Схематично изображение на плаващо устройство, изработено от SH Al тръби. Вложката е снимка, показваща как SH тръбата отблъсква водна капка. (b) (i) Схематично изображение, илюстриращо връзката между максималния вътрешен диаметър (Dmax) и максималната дълбочина на вдлъбнатината (hmax), и (ii) снимка на водна вдлъбнатина, образувана около SH тръбата. (c) (i) Схематично изображение, илюстриращо подобрената стабилност при задържане на въздух поради вътрешната уплътнителна стена, и (ii) снимка на сал, изработен от SH тръби, който остава на повърхността при силни вълни и течения. Кредит: Advanced Functional Materials; https://doi.org/10.1002/adfm.202526033
От плаващи тръби до големи платформи
Една тръба може да плава, но много тръби заедно създават нови възможности. Изследователският екип свърза няколко тръби, за да образуват салове.
Тези салове остават стабилни и издържат теглото си по време на лабораторни тестове. Дължината на тръбите достигна почти половин метър по време на експериментите.
Гуо вярва, че увеличаването на мащаба не представлява голяма пречка. По-големите версии биха могли да поддържат тежко оборудване, хора или конструкции. Възможните приложения включват кораби, плаващи платформи, буйове и офшорни конструкции.
Роля в чистата енергия
Саловете, направени от тези тръби, могат да използват механичната енергия на вълните. Устройства, прикрепени към саловете, биха могли да преобразуват движението на вълните в електричество.
Енергията на вълните остава недостатъчно използван възобновяем ресурс. Тази плаваща технология може да помогне за улавянето на енергията от океаните и реките по по-устойчив начин.
Изследването показва как малки промени в повърхността могат да създадат големи ефекти. Една обикновена метална тръба, след като бъде обработена, придобива способността да плава, устойчива на повреди, време и бурна вода.
Мечтата за по-безопасни плаващи конструкции сега изглежда по-близо от всякога.
Финансирането за проекта дойде от Националната научна фондация (NSF), фондацията "Бил и Мелинда Гейтс“ и Института "Гьорген“ за наука за данни и изкуствен интелект към Университета в Рочестър.
Справка: Geometry-Enabled Recoverable Floating Superhydrophobic Metallic Tubes; Tianshu Xu, Zhibing Zhan, Yichen Deng, Mohamed Akeel Faris, Subhash C. Singh, Chunlei Guo; Advanced Functional Materials; First published: 27 January 2026 https://doi.org/10.1002/adfm.202526033; https://www.researchgate.net/publication/400097948_Geometry-Enabled_Recoverable_Floating_Superhydrophobic_Metallic_Tubes
Източник: Unsinkable ships: Scientists create metal that floats even after damage, Sanjana Gajbhiye, Earth.com
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване