Jeder weiß, dass Metalle eine ziemlich schwere Klasse von Substanzen sind, die eine hohe Dichte haben und (wenn wir nicht über spezielle Legierungen oder ultradünne Platten wie Folie sprechen) oft im Wasser versinken. Forscher der Universität von Rochester konnten jedoch ein Metall herstellen, das sich einfach nicht absinken lässt. Selbst wenn es absichtlich unter die Wasseroberfläche getaucht wird, schwimmt es an die Oberfläche.
Wie man Metall herstellt, das nicht im Wasser versinkt
Verantwortlich für die Entwicklung sind Professor am Institut für Optik und Physik der Universität Rochester Chunlei Guo und sein Team. Um das neue Material herzustellen, verwendeten die Forscher eine innovative Methode, bei der Femtosekundenlaserblitze verwendet werden, um die Oberfläche von Metallen zu "ätzen". Das heißt, sehr schnelle und intensive Laserblitze erzeugen mikro- und nanoskalige Muster auf der Metalloberfläche und verändern die Struktur der Substanz. Dies ermöglicht es der Oberflächenschicht des Metalls, Luft einzufangen und zurückzuhalten, wodurch die Metalloberfläche "superhydrophob" oder einfacher wasserabweisend wird.
Während des Tests stellten die Forscher jedoch fest, dass Oberflächen nach längerem Eintauchen in Wasser beginnen können, ihre hydrophoben Eigenschaften zu verlieren. Und dann wurde die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler von … Spinnen und Ameisen angezogen.
Zum Beispiel bilden die Argyroneta-Wasservogelspinnen ein gewölbtes Unterwassernetz - die sogenannte Taucherglocke, die sie mit Luft füllen, die sie von der Oberfläche auf ihren Beinen und ihrem Bauch tragen. Auf die gleiche Weise können einige Ameisenarten eine "Wasserblase" bilden, indem sie Luftblasen auf der Oberfläche des Körpers halten.
Als Ergebnis entwickelte ein Wissenschaftlerteam eine Struktur, in der zwei Metallplatten wie zuvor mit winzigen "Mustern" bedeckt waren. Erst jetzt legen sie diese Platten übereinander und drehen sie mit einem "Muster" nach innen. Zwischen den Platten war genügend Platz, um Luft einzufangen und zu halten, wodurch ein Absinken der Metallstruktur verhindert wurde.
Darüber hinaus bleibt die superhydrophobe Struktur auch nach erheblichen strukturellen Schäden über Wasser. Im Rahmen des Experiments bohrten die Wissenschaftler 6 Löcher in die Platten mit einem Durchmesser von 3 Millimetern und ein Loch mit einem Durchmesser von 6 Millimetern. Gleichzeitig schwammen die Platten weiter auf der Wasseroberfläche.
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Das Metall schwimmt auch nach umfangreichen Beschädigungen weiter.
Das Team behauptet, dass ein ähnlicher Prozess verwendet werden kann, um jede Art von Metall zu modifizieren. Als die Experten die neue Technologie zum ersten Mal testeten, brauchten sie eine Stunde, um die 2,5 x 2,5 Zentimeter große Metallfläche zu modifizieren. Mit siebenmal leistungsstärkeren Lasern hat sich der Prozess jetzt erheblich beschleunigt, und laut den Entwicklern ist "die Technologie für den kommerziellen Einsatz bereit".
Vladimir Kuznetsov
