Tim Univerziteta u Rochesteru predvođen Chunlei Guom razvio je metodu laserskog teksturisanja unutrašnjih površina aluminijumskih cevi koje postaju superhidrofobne i zadržavaju stabilan vazdušni džep. Dodata pregrada u sredini sprečava bekstvo vazduha pri naglom naginjanju, što omogućava cevima da ostanu plovne i nakon teških oštećenja. Iako je pokazano skaliranje do skoro pola metra i izvedene su demonstracije poput plutajućeg generatora, pre komercijalne primene potrebno je rešiti pitanja korozije, biofoulinga i dugoročnog ispitivanja na otvorenom moru.
Neuništive Metalne Cevi: Laserom Teksturisan Aluminijum Koji Ne Tone Ni Nakon Teških Oštećenja
Schematic of a floating device made of SH Al tubes. (CREDIT: Advanced Functional Materials)
Više od jednog veka posle potonuća RMS Titanic-a, naučnici i inženjeri i dalje rade na ideji plovila koja jednostavno ne tonu. Na Institutu za optiku Univerziteta u Rochesteru, tim pod vođstvom profesora Chunlei Gua razvio je pristup koji čini obične aluminijumske cevi izuzetno otpornim na prodiranje vode — čak i kada su ozbiljno oštećene.
Kako funkcioniše
Istraživači koriste precizne laserske impulse da nanesu teksturu na unutrašnju površinu aluminijumskih cevi, stvarajući mikro- i nano-skale udubljenja i iglice. Ta tekstura menja kontakt vode i metala: površina postaje superhidrofobna — voda se ne razliva već formira kapljice koje se kotrljaju i ne prodire u strukturu.
Kada takva tretirana cev uđe u vodu, hrapava unutrašnjost zadržava stabilan sloj zarobljenog vazduha. Taj vazdušni džep deluje kao ugrađeni prsluk za spašavanje i održava plovnost objekta čak i kada je cev probušena ili mehanički oštećena.
HOLEY MOLY: “If you severely damage the tubes with as many holes as you can punch, they still float,” says Guo. (CREDIT: University of Rochester / J. Adam Fenster)
Ključna inovacija: pregrada
Tim je dodao pregradu u sredini cevi koja sprečava bekstvo vazduha pri naglom naginjanju ili potapanju. Bez te pregrade raniji dizajni su bili ranjivi — nagli kutovi ili naginjanja su omogućavali vazduhu da istekne i cevi da potonu. Nova konstrukcija zadržava vazduh u odvojenim komorama i time povećava stabilnost i sigurnost plovnosti.
Testovi i primene
U laboratorijskim ispitivanjima cevi su bile izlagane namernom potapanju, udarima talasa i velikim uglovima naginjanja; u svim slučajevima su se vraćale na površinu. Istraživači su demonstrirali da cevi ostaju plovne čak i nakon višestrukih rupa i ozbiljnog oštećenja. U radu su prikazali segmente do skoro pola metra i navode da skaliranje na veće dimenzije ne bi trebalo da predstavlja nerešiv problem.
Povezivanjem više cevi moguće je napraviti splavove, plutajuće platforme, bove, pa čak i delove većih plovila. Kao praktičan primer, tim je napravio mali plutajući generator koji pretvara pokret talasa u električnu energiju — pokazatelj da dizajn može podržati talasnu i plimnu energiju.
Multiple unsinkable metal tubes linked together in a raft formation could be the basis for the ships, buoys, and floating platforms of the future. (CREDIT: University of Rochester / J. Adam Fenster)
Prednosti i izazovi
Prednost ovog pristupa je što se plovnost postiže preko površinske fizike, a ne preko zatvorenih komora koje lako kvarljive. To može smanjiti troškove održavanja i povećati otpornost na neželjena oštećenja. Ipak, za primenu na moru biće potrebno rešiti dodatne izazove: zaštitu od korozije u slanoj vodi, biofouling (naslage organizama), dugoročne mehaničke zamore i ekonomsko skaliranje proizvodnje.
„Dodavanje pregrade omogućava da vazduh ostane zarobljen čak i kod vertikalnog potapanja ili naglih naginjanja,“ kaže Chunlei Guo, profesor optike i fizike.
Studija je objavljena u časopisu Advanced Functional Materials. Autori smatraju da dalje razvijanje materijala i zaštitnih premaza može ubrzati prelazak od laboratorijske demonstracije ka stvarnim maritimnim rešenjima.
Napomena: Iako rezultati izgledaju obećavajuće, konačne komercijalne i bezbednosne primene zahtevaće dodatna testiranja u otvorenom moru, procenu troškova i sertifikaciju.
Pomozite nam da budemo bolji.
