Metal, który nie tonie...

...a jak go specjalnie utopimy, to wypłynie. Czary? Otóż nie. Nowa, niezatapialna technologia. Tak, jasne: ludzkość już nie raz wymyślała różne „niezatapialne” rzeczy, np. Titanica. I wszyscy wiemy, jak się to kończyło. Tym razem jednak może być inaczej, bo chodzi nie tyle o konstrukcję jednostki, ile o materiał, który naukowcy określają, jako superhydrofobowy. Czy to będzie przełom technologiczny?

Wodna fobia

Jak twierdzą naukowcy, nowy, ekstremalnie hydrofobowy materiał nie utonie nigdy, a jeśli zostanie siłą wepchnięty pod powierzchnię wody, będzie usilnie parł ku górze, niczym dmuchana piłka. Jeśli ten pomysł rzeczywiście zadziała, to ma on szansę zmienić nasz świat: otworzy nowe możliwości w zakresie budowy okrętów, pływających miast, a także niewielkich przedmiotów, jak choćby pokrowców na telefon. Ba, nawet samych telefonów!

Sekretem ekstremalnych właściwości hydrofobowych ma być użycie specjalnego lasera (a konkretnie - femtosekundowego, czyli takiego, który generuje krótkie impulsy świetlne; bardzo, bardzo krótkie, bo 1 femtosekunda to 10-15 sekundy). Dzięki jego zastosowaniu, na powierzchni metalu można wyryć mikroskopijne wzorki. Powstałe w ten sposób szczelinki zwiążą powietrze, co sprawia, że cały wykonany z tak spreparowanego metalu przedmiot staje się niezatapialny.

A zatem nic nowego. Znów chodzi o to, że statek jest „pusty w środku” — a nie, jak np. kowadło, cały zrobiony ze stali. Łączny ciężar znajdującego się w kadłubie powietrza i otaczającej go „skorupy” z metalu jest mniejszy, niż ciężar wody i właśnie dlatego statek pływa. W tym przypadku jest podobnie – z tą jednak różnicą, że powietrze jest „przyklejone” do znajdujących się na powierzchni metalu rowków.

Kto to wymyślił?

No zgadnijcie... oczywiście, że amerykańscy naukowcy. Tym razem z University of Rochester. Na ten przełomowy pomysł nie wpadli jednak całkiem sami, tylko poszukali inspiracji u zwierząt — i to tych, na które ludzkość jakoś nie zwraca uwagi, a jeśli już, to tylko po to, by je tępić. Uczeni podpatrzyli bowiem rozwiązanie u mrówek oraz pająków. Jedne i drugie z zasady są zwierzętami lądowymi, jednak kiedy znajdą się w wodzie, nie toną — przynajmniej nie tak od razu.

Mrówki ogniste (tak nawiasem mówiąc, nazwa nie jest zupełnie bez sensu; ponoć ugryzienie takiej mrówki powoduje ból porównywalny z przypiekaniem żywym ogniem), kiedy wpadną do wody, chwytają się wzajemnie, tworząc z własnych ciał coś w rodzaju tratwy. Mają przy tym ułatwione zadanie, bo każda z nich posiada po sześć nóg, co pozwala im na wytworzenie całkiem skutecznych połączeń. Na takiej konstrukcji mogą nawet przewozić swoje larwy i jajeczka. Dlaczego jednak tratwa nie tonie? Otóż sprytne mrówy przyczepiają do siebie pęcherzyki powietrza, dzięki czemu utworzona naprędce jednostka pływająca zbudowana jest nie tylko z mrówek — ale z mrówek i powietrza.

Jeszcze ciekawszy system stosuje pająk topik; nie jest on owadem społecznym (i w ogóle nie jest owadem), a więc musi radzić sobie sam. Spryciarz tworzy więc z nici kopułę wokół swojego odwłoka i uwięziony w ten sposób bąbel powietrza wciąga pod wodę. Taki akwalung działa bardzo skutecznie — równie dobrze, jak stosowane dawniej dzwony do nurkowania.

OK, ale jaki to metal?

I to jest właśnie najlepsze; wcale nie chodzi o konkretny rodzaj metalu; chociaż byłoby miło, gdyby na przykład nie rdzewiał za szybko. Jeśli nową technologię uda się rozwinąć, będzie można grawerować wiele różnych metali i ich stopów. Zasada jednak musi pozostać ta sama: robimy mikroskopijne rowki i budujemy statek „z metalu i powietrza” – a nie z samego metalu.

W fazie testów prof. Chunlei Guo, wraz ze swoim zespołem posłużył się dwoma płytkami aluminium, grawerowanymi od wewnątrz — czyli od tej strony, którą do siebie przylegały. Dzięki nanowzorkom, pomiędzy płytkami zostało uwięzione powietrze. Następnie płytki zanurzono w zbiorniku z wodą i obciążono, by opadły na dno. Pozostawiono je w tej pozycji przez 2 miesiące. Po tym czasie zdjęto obciążnik i struktura... natychmiast wypłynęła na powierzchnię. Co więcej, całość zachowała swoje niezwykłe właściwości nawet po wielokrotnym podziurawieniu.

Czy widzicie w tym potencjał? Bo my owszem. Pytanie, kiedy ta technologia trafi pod strzechy, pozostaje na razie otwarte. Pewnym problemem jest tutaj prędkość nanoszenia nanowzorków; uczonym pod przewodnictwem prof. Guo grawerowanie 6 cm kwadratowych płytki zajęło około godziny. Mimo to, pierwszy krok został już zrobiony. Teraz pozostaje tylko stworzyć szybszy laser i... podziękować mrówkom oraz pająkom za inspirację.