泰坦尼克號沉沒一百多年後，不沉船的想法繼續激勵著工程師。羅切斯特大學光學研究所的研究人員現已朝著這一長期目標邁出了重要一步。他們開發了一種技術，使普通金屬管道不會沉沒，這意味著無論管道在水下停留多久或受到多少損壞，它們都會留在水下。
這項工作由光學和物理學教授、羅切斯特大學激光能量學實驗室的高級科學家郭春雷領導。郭和他的同事在今年發表的一項研究中詳細介紹了這種新方法 先進功能材料。他們的方法側重於通過蝕刻鋁管以形成微觀和納米級的凹坑來改變鋁管的內表面。這種紋理表面變得超疏水、高度防水，讓您保持乾爽。
滯留空氣如何防止下沉
當經過處理的管道放入水中時，防水內部會在內部形成穩定的氣穴。這些滯留的空氣會阻止水充滿管道，從而防止管道變重和下沉。這一過程類似於水下鐘形蜘蛛攜帶水下氣泡的自然策略，以及火蟻利用防水身體形成漂浮筏的自然策略。
“重要的是，我們在管子中間添加了一個墊片，因此即使你將其垂直推入水中，氣泡也會被困在裡面，管子仍能保持漂浮的能力，”郭說。
提高惡劣條件下的穩定性
郭的研究小組於 2019 年首次展示了超疏水漂浮物。該設計依靠兩個防水盤來產生浮力。儘管有效，但當以極端角度傾斜時，圓盤可能會失去浮動能力。較新的基於管的設計簡化了結構並提供了更高的穩定性，特別是在類似於海洋條件的湍流環境中。
“我們在一些非常惡劣的環境中對它們進行了數週的測試，發現它們的浮力沒有下降，”郭說。 “你可以在它們上打大洞，我們證明，即使你嚴重損壞管子，開盡可能多的洞，它們仍然會漂浮。”
從浮筏到可再生能源
研究人員表明，多個管子可以連接形成筏，可以作為船隻、浮標或浮動平台的底座。在實驗室測試中，研究小組嘗試了不同長度的管道，長度幾乎達到半米。郭說，該設計可以擴展到支持重負載的大尺寸。
除了交通和基礎設施之外，該團隊還證明了由超疏水管製成的筏可以通過移動水來捕獲能量。這種能力暗示了該技術在波浪發電方面的潛在作用，將可再生能源應用添加到其可能性列表中。
該項目得到了美國國家科學基金會、比爾和梅琳達·蓋茨基金會以及羅切斯特格爾根數據科學和人工智能研究所的支持。
