Spinnen en mieren inspireren metaal dat niet zinkt

Voor alle wetenschappelijke onderwerpen, die niet in een ander subforum thuis horen.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Spinnen en mieren inspireren metaal dat niet zinkt

Bericht door univers » 20 nov 2019, 09:12

Afbeelding
Een metalen structuur geëtst door lasers, rechts, zweeft naar de top op het wateroppervlak in het laboratorium van professor Chunlei Guo. (Universiteit van Rochester foto / J. Adam Fenster)

Onderzoekers van de Universiteit van Rochester , geïnspireerd door duikende bellenspinnen en vlotten van vuurmieren, hebben een metalen structuur gecreëerd die zo waterafstotend is dat het niet zinkt - ongeacht hoe vaak het in water wordt gedwongen of hoeveel het wordt beschadigd of doorboord.

Zou dit kunnen leiden tot een onzinkbaar schip? Een draagbaar flotatie-apparaat dat nog steeds blijft drijven nadat het is doorboord? Elektronische bewakingsapparatuur die op lange termijn in de oceaan kan overleven?

Al het bovenstaande, zegt Chunlei Guo , hoogleraar optica en natuurkunde, wiens lab de structuur beschrijft in ACS Applied Materials and Interfaces .

De structuur maakt gebruik van een baanbrekende techniek die het laboratorium heeft ontwikkeld voor het gebruik van femtoseconde bursts van lasers om de oppervlakken van metalen te 'etsen' met ingewikkelde micro- en nanoschaalpatronen die lucht vasthouden en de oppervlakken superhydrofoob of waterafstotend maken.



De onderzoekers ontdekten echter dat de oppervlakken na langdurige onderdompeling in water hun hydrofobe eigenschappen kunnen verliezen.

Betreed de spinnen en vuurmieren, die lange periodes kunnen overleven onder of op het wateroppervlak. Hoe? Door lucht in een afgesloten ruimte op te sluiten. Argyroneta aquatische spinnen, bijvoorbeeld, creëren een onderwater koepelvormig web - een zogenaamde duikbel - die ze vullen met lucht die vanaf het oppervlak tussen hun superhydrofobe benen en buik wordt vervoerd. Evenzo kunnen vuurmieren een vlot vormen door lucht tussen hun superhydrofobe lichamen te vangen.

"Dat was een zeer interessante inspiratie," zegt Guo. Zoals de onderzoekers in de krant opmerken: "Het belangrijkste inzicht is dat veelzijdige superhydrofobe (SH) oppervlakken een groot luchtvolume kunnen vangen, wat wijst op de mogelijkheid om SH-oppervlakken te gebruiken om drijvende apparaten te maken."

Guo's laboratorium creëerde een structuur waarin de behandelde oppervlakken op twee parallelle aluminiumplaten naar binnen wijzen, niet naar buiten, dus ze zijn ingesloten en vrij van externe slijtage en slijtage. De oppervlakken zijn gescheiden door precies de juiste afstand om voldoende lucht vast te houden en vast te houden om de structuur te laten zweven - in wezen een waterdicht compartiment creëren. De superhydrofobe oppervlakken voorkomen dat water het compartiment binnendringt, zelfs wanneer de structuur wordt gedwongen om in water onder te dompelen.

Zelfs nadat ze twee maanden gedwongen waren onder te duiken, stuiterden de structuren onmiddellijk terug naar het oppervlak nadat de lading was losgelaten, zegt Guo. De structuren behielden ook dit vermogen, zelfs nadat ze meerdere keren waren doorboord, omdat lucht gevangen blijft in resterende delen van het compartiment of aangrenzende structuren.

Hoewel het team aluminium voor dit project heeft gebruikt, kan het etsproces worden gebruikt voor letterlijk alle metalen of andere materialen, zegt Guo.

Toen het Guo-laboratorium voor het eerst de etstechniek demonstreerde, duurde het een uur om een ​​oppervlak van één inch bij één inch te vormen. Door nu zeven keer zo krachtig en sneller te scannen, heeft het laboratorium het proces versneld, waardoor het beter haalbaar is voor opschaling voor commerciële toepassingen.

Coauteurs zijn onder meer hoofdauteur Zhibing Zhan, Mohamed ElKabbash, Jihua Zhang en Subhash Singh, alle promovendi of postdoctorale fellows in Guo's lab, en Jinluo Cheng, universitair hoofddocent aan het Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics, and Physics in China.

Het project werd ondersteund door financiering van de Bill & Melinda Gates Foundation, het US Army Research Office en National Science Foundation.

Afbeelding
Superhydrofobe metalen structuur drijft op het wateroppervlak in het Guo-laboratorium.

Afbeelding
De superhydrofobe metalen structuur is verzwaard om hem onder water te houden in het Guo-laboratorium. Zelfs na twee maanden stuitert het terug naar de oppervlakte.

https://www.rochester.edu/newscenter/wp ... able-3.jpg
Experimentele opstelling gebruikt om precies de juiste afstand tussen de behandelde platen te bepalen om voldoende lucht vast te houden en vast te houden om de structuur te laten zweven.

Afbeelding
De superhydrofobe structuur blijft drijven, zelfs na aanzienlijke structurele schade - doorboord met zes gaten met een diameter van 3 millimeter en een gat met een diameter van 6 millimeter.

https://www.rochester.edu/newscenter/su ... nk-406272/
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie