Исследователи и разработчики черпают своё вдохновение не только в лаборатории или мастерской. Самый большой простор для фантазии даёт непосредственно природа. Только здесь можно отыскать весьма оригинальные решения самых разных задач, с которыми приходится сталкиваться каждый день. Именно так и поступили сотрудники Технологического института Вирджинии, работающие над созданием гидрофобных материалов.

Водный транспорт

С водой связаны многочисленные работы: добыча полезных ископаемых, прокладка коммуникаций, исследовательская деятельность, доставка грузов и многие другие. При этом для транспортировки людей и материалов используются лодки, катера и корабли, но они вынуждены тратить немало энергии на преодоление сопротивления воды. И энергии требуется всё больше с увеличением размеров судна. Чтобы облегчить движение по поверхности воды, используется определённая форма киля, но у таких решений есть предел, который уже давно достигнут. Новые идеи относительно использования гидрофобных материалов в этой области могут подсказать работы исследователей из Технологического института Вирджинии.

Суть самого процесса они подсмотрели у водоплавающих птиц. Птицам приходится немало времени проводить, передвигаясь по воде. В ходе эволюции они получили несколько инструментов, позволяющих тратить на это гораздо меньше сил и при этом не мокнуть. Исследователям удалось повторить работу механизма, предотвращающего проникновение воды под внешний слой перьев птицы.

Природные гидрофобные материалы

Водоплавающие птицы, например, утки, проводят много времени на поверхности воды, периодически ныряя за едой. Температура воды при этом может достигать практически нуля, поэтому для птиц птицам очень важно сохранять тепло, не допуская проникновения воды под перья. Для этого природа снабдила их механизмом двойного действия. Первая его часть – это специальная жидкость, выделяемая железами. Утка смазывает ею перья, поэтому те не намокают и отталкивают воду. Под внешним слоем перьев имеются более тонкие, а также пух, их также необходимо защищать от намокания. Для того, чтобы вода не проникала между перьями, эволюция обеспечила их своеобразной конструкцией. На поверхности перьев имеется мельчайший рельеф, удерживающий на себе воздух. Воздушная прослойка выполняет роль гидрофобного материала во время погружения и не даёт воде проникнуть в пространство между перьями. Также она снижает трение о воду, поэтому утка тратит меньше сил на погружение.

Чтобы воссоздать этот эффект с искусственно созданным материалами, исследователи повторили защитную конструкцию пера. В тончайших листах алюминия они проделали многочисленные прорези толщиной 0,1 мм. Поверхность алюминиевых листов, которые стали выполнять роль перьев, покрыли сеткой из мельчайших канавок. Таким образом во много раз увеличилась площадь поверхности. Создав несколько рукотворных перьев, учёные поместили их под воду. Полученные результаты превзошли все ожидания. Рельеф внешней стороны перьев позволил предотвратить проникновение воды между ними. При этом перья выдержали достаточно сильный напор воды. Сотрудники института предположили, что такой структурой можно покрыть поверхность лодки, обеспечив таким образом снижение сопротивления и увеличение скорости.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!