Алюминий удерживает воздух и не идёт ко дну: физики нашли обходной путь для плавучести

Почти с эпохи "Титаника" идея непотопляемости звучит как миф, но в лабораториях к ней возвращаются уже на уровне материалов. Американские физики показали металл, который способен держаться на воде постоянно — даже после серьёзных повреждений. Речь не о корпусе корабля целиком, а о специальных алюминиевых трубках с необычной поверхностью. Об этом сообщает MDR WISSEN.

Как металл заставили "держать" воздух

Команда Университета Рочестера в штате Нью-Йорк под руководством профессора оптики и физики Чунлэй Го использовала лазерную обработку, чтобы изменить свойства обычного алюминия. На поверхности металла выжгли микроскопические структуры — крошечные ямки и канавки в нанодиапазоне. В результате алюминий стал супергидрофобным, то есть крайне водоотталкивающим.

Когда такой материал погружают в воду, он удерживает устойчивый слой воздуха. Вода вытесняется, и это даёт дополнительную плавучесть. Особенность решения — в конструкции самих трубок: они устроены так, чтобы воздушная "подушка" не уходила даже при неудачном положении в воде.

"Важно, что в центре трубы есть перегородка, так что даже если вы вдавливаете её вертикально в воду, воздушный пузырь остаётся застрявшим внутри, а труба сохраняет свою плавучость", — говорит Го.

Подсказки у природы и прошлые попытки

Исследователи сравнивают принцип с тем, как выживают некоторые животные и насекомые. Водяной паук, например, держит под водой запас воздуха в "колоколе", а огненные муравьи во время наводнений формируют плавучие плоты, используя водоотталкивающие свойства тела. Здесь логика похожая: воздух становится ключевым "поплавком", а микрорельеф поверхности помогает удерживать его дольше.

При этом это не первая работа группы. В 2019 году лаборатория Го уже привлекала внимание опытом с водоотталкивающими металлическими дисками, которые всплывали вместе. Тогда слабым местом была устойчивость: при сильном наклоне воздух мог выходить, и конструкция теряла плавучесть. Вариант с трубками решает эту проблему более надёжно.

Почему это не "непотопляемый лайнер"

Несмотря на эффектный результат, в классическом судостроении технология выглядит сложной. Наноструктурирование больших площадей сверхточными лазерами — процесс трудоёмкий, а крупным судам нужен объёмный внутренний корпус под груз и пассажиров, тогда как идея с трубками лучше подходит для плоских платформ без "трюма". Дополнительное препятствие — биофоулинг: в океане поверхности быстро обрастают водорослями, бактериями и моллюсками, а это способно забивать тонкую структуру и ослаблять водоотталкивание, из-за чего воздушный слой будет исчезать.

Зато в нишевых применениях потенциал выглядит практичнее: спасательные плоты, автономные измерительные буи, а также модульные плавучие платформы, которые можно наращивать до нужного размера, включая основы для морских энергетических проектов. В лабораторных испытаниях трубки выдерживали сильные повреждения и длительные симуляции волн, оставаясь на плаву.

"В них можно пробивать большие отверстия, и мы показали, что трубки всё ещё плавают", — говорит руководитель исследований Го.