Iedereen weet dat metalen een vrij zware klasse stoffen zijn met een hoge dichtheid en (als we het niet hebben over speciale legeringen of ultradunne platen zoals folie) vaak in water zinkt. Onderzoekers van de Universiteit van Rochester zijn er echter in geslaagd een metaal te maken dat gewoon weigert te zinken. Zelfs als het opzettelijk onder het wateroppervlak wordt ondergedompeld, zal het naar de oppervlakte drijven.
Hoe maak je metaal dat niet in water zinkt
Verantwoordelijk voor de ontwikkeling is professor van de afdeling Optica en Fysica aan de Universiteit van Rochester Chunlei Guo en zijn team. Om het nieuwe materiaal te maken, gebruikten de onderzoekers een innovatieve methode die femtoseconde laserflitsen gebruikt om het oppervlak van metalen te "etsen". Dat wil zeggen, zeer snelle en intense laserflitsen creëren micro- en nanoschaalpatronen op het metalen oppervlak, waardoor de structuur van de stof verandert. Hierdoor kan de oppervlaktelaag van het metaal lucht vasthouden en vasthouden, waardoor het metaaloppervlak "superhydrofoob" of, eenvoudiger gezegd, waterafstotend wordt.
Tijdens het testen ontdekten de onderzoekers echter dat oppervlakken na langdurige onderdompeling in water hun hydrofobe eigenschappen kunnen beginnen te verliezen. En toen werd de aandacht van wetenschappers getrokken door … spinnen en mieren.
De Argyroneta-watervogelspinnen creëren bijvoorbeeld een onderwaterkoepelvormig web - de zogenaamde duikklok, die ze vullen met lucht, die ze vanaf het oppervlak op hun benen en buik dragen. Op dezelfde manier kunnen sommige soorten mieren een "waterbel" vormen door luchtbellen op het oppervlak van het lichaam te houden.
Als resultaat ontwikkelde een team van wetenschappers een structuur waarin twee metalen plaatjes net als voorheen waren bedekt met kleine "patronen". Pas nu leggen ze deze platen op elkaar en draaien ze naar binnen met een "patroon". Er was voldoende ruimte tussen de platen om lucht op te vangen en vast te houden, waardoor de metalen structuur niet wegzonk.
Bovendien blijft de superhydrofobe structuur drijven, zelfs na aanzienlijke structurele schade. Als onderdeel van het experiment hebben wetenschappers 6 gaten in de platen gemaakt met een diameter van 3 millimeter en één gat met een diameter van 6 millimeter. Tegelijkertijd bleven de platen op het wateroppervlak drijven.
Promotie video:
Het metaal blijft drijven, zelfs na uitgebreide schade.
Het team beweert dat een soortgelijk proces kan worden gebruikt om elk soort metaal aan te passen. Toen de experts de nieuwe technologie voor het eerst testten, duurde het een uur om het metalen gebied van 2,5 bij 2,5 centimeter aan te passen. Nu lasers zeven keer krachtiger werden gebruikt, is het proces aanzienlijk versneld en in het algemeen "is de technologie volgens de ontwikkelaars klaar voor commercieel gebruik".
Vladimir Kuznetsov
