Mravenci a vodouch inspirovali nepotopitelný kov  
Představte si nepotopitelné lodě. Nebo nepotopitelné autonomní námořní drony. Anebo ochranné kovové prvky, které by byly zároveň nepotopitelné. To všechno by mohlo vzniknout díky nové nanostruktuře na povrchu kovu i jiných materiálů, kterou vyčaruje femtosekundový laser.
Kov s nepotopitelnou úpravou vpravo. Kredit: University of Rochester photo / J. Adam Fenster.
Kov s nepotopitelnou úpravou vpravo. Kredit: University of Rochester photo / J. Adam Fenster.

Je to jako zápletka z Ferdy Mravence, na jejímž konci vznikl úžasný nanomateriál. Odborníci americké University of Rochester v New Yorku se shlédli v populárním mravenci Solenopsis invicta a podivuhodném vodouchovi stříbřitém (Argyroneta aquatica). Tihle mravenci, známí po přezdívkou „fire ants“, kteří by si už vážně zasloužili české jméno, jestliže ho ještě nemají, jsou obávaní vetřelci a nájezdníci, kteří mimo jiné dovedou postavit živé rafty ze svých těl. Vodouch se rozhodl pro životní dráhu potápěče a je to jediný známý vodní pavouk. Z pavučin si staví si podvodní vzduchové zvony, díky nimž ovládl vodní svět.

 

Chunlei Guo. Kredit: University of Rochester.
Chunlei Guo. Kredit: University of Rochester.

Poučeni mravencem i vodouchem Chunlei Guo a jeho kolegové vytvořili kovovou strukturu, která natolik odpuzuje vodu, že se prostě odmítá potopit. Je přitom lhostejné, kolikrát ho namočíte nebo jestli ho poškodíte, proděravíte či jinak zohyzdíte. K čemu by takový nepotopitelný kov mohl být dobrý? Představte si nepotopitelné lodě, námořní drony nebo třeba senzory a výzkumné stanice. Anebo třeba ochranné nositelné zařízení, které se nepotopí, ani když bude samou díru.

 

Nepotopitelný kov je nepotopitelný i děravý. Kredit: University of Rochester photo / J. Adam Fenster.
Nepotopitelný kov je nepotopitelný i děravý. Kredit: University of Rochester photo / J. Adam Fenster.

Guo a spol. použili dříve vyvinutý převratný postup úpravy kovu, při němž pomocí pulzů femtosekundového laseru „leptali“ povrch upravovaného kovu a vytvářeli na něm mikro- a nanostruktury. Účelem těchto nepatrných struktur je pohlcovat vzduch, čímž se povrch kovu stává superhydrofobním a velmi silně odpuzuje vodu. Postupně se ale ukázalo, že když je takto upravený kov ponořený do vody po dlouhou dobu, tak může postupně ztrácet svoje superhydrofobní vlastnosti.

 

V tuto chvíli přicházejí na scénu mravenec s vodouchem. Oba dva totiž při svých podivuhodných konstrukcích ve vodě používají docela jednoduchý trik. Svými superhydrofobními těly, respektive sítěmi, vzduch pod vodou natrvalo uvězní. Guo a jeho tým proto vytvořili na dvou souběžných plátcích hliníku takové nanostruktury, které pohltí a udrží tolik vzduchu, že výsledný kov plave. Plave, i když je násilím potopený po dobu dvou měsíců. A také plave, když je proděravělý jako řešeto.
Badatelé sice experimentovali s hliníkem, ale podle nich je možné stejnou úpravu použít pro jakýkoliv kov i jiné materiály. S výkonnými lasery by podle nich neměl být s praktickým uplatněním jejich nepotopitelného kovu zásadní problém.

Video:  Unsinkable Metal


Video:  Metal 2.0 | Chunlei Guo | TEDxIndianapolis


Literatura
University of Rochester 6. 11. 2019, ACS Applied Materials & Interfaces online 11. 2019.

Datum: 09.11.2019
Tisk článku

Jak zvládat emoce pomocí obrazů živlů - Jelínek Vladimír
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 212 Kč
Jak zvládat emoce pomocí obrazů živlů
Jelínek Vladimír
Související články:

Nový typ antimikrobiálních kovových povrchů     Autor: Josef Pazdera (11.06.2009)
Nanotechnologie umožní svářet doposud nesvařovatelnou slitinu hliníku     Autor: Stanislav Mihulka (28.01.2019)
Kovové svaly s pamětí úžasně chladí i ohřívají     Autor: Stanislav Mihulka (05.04.2019)



Diskuze:

Hydrofobnosť

Slavomir D,2019-11-11 13:06:51

Podstatná je na tom tá hydrofóbnosť, ktorá de facto by mala fungovať aj všetku vodu.(dážď, vodovodná, odpodová, morská a pod). Mala by fungovať tým pádom aj ako zábrana usadzovania rôznych materiálov vo vode rozpustných (vodný kameň a pod.) Otázne je ako dlho ten hliník si uchová takéto vlastnosti, kedže oxiduje. Ale takto upravená nerez by určite našla svoje uplatnenie (nezmáčavá, neoxidujúca). A vo armáde malé drony operujúce nad vodou, event. vodné drony, čo by to urobilo s torpedami s takou úpravou.

Odpovědět

Energie

Stanislav Poutník,2019-11-10 23:27:22

Nedala by se z toho získávat energie, bójky s vrtulí, na moři, co se snaží vynořit proti závaží, vodní turbíny při správném tvaru vrtule apod. Kolik stojí takové "poškrábání" výkonným laserem.

Odpovědět


Re: Energie

John Wellington,2019-11-11 21:07:40

Rozhodně nedalo - je to, jako by ses ptal, zdali jde vyrábět energii stáním na váze - bojku sice můžeš potopit, ale na její "boj" proti tlaku vody a její hustotě sám vynaložíš chemickou energii svými svaly.

Odpovědět

A nezhorší se tím výrazně

Ladislav Truska,2019-11-10 20:43:06

hydrodynamický odpor hentého bazmeku....?

Odpovědět

Ocelová pěna?

František Kroupa,2019-11-10 16:55:03

V roce 1980 vyšla knížka "Kde začíná budoucnost" od dr. Jiřího Mrázka, CSc. S odstupem 40 let se řada autorem tehdy předvídaných věcí dnes stala běžnou skutečností, někdy šel vývoj jinudy.
Mimo jiné uváděl výzkum tzv. ocelové pěny, což měla být roztavená, pak našlehaná a ztuhlá ocel, přičemž bublinky měly zůstat v materiálu - tedy ve výsledku něco podobného, jako popisuje p. Mihulka. Jo - mělo by se to vyrábět v beztížném stavu.

Odpovědět


Re: Ocelová pěna?

Jan Novák9,2019-11-10 21:13:49

To je něco jiného, tady vzduch obaluje povrch a pokud je materiál dostatečně tenký a tenké vrstvy jsou blízko tak to plave protože voda to nenamočí.
Ocelová pěna - jedině pokud se podaří těžit asteroidy. V 80 letech se předpokládalo že touhle dobou se začne těžit, bude stálá kolonie na Měsíci a začátek kolonie na Marsu.

Odpovědět

podstata nepotopiteľnosti

Martin Smatana,2019-11-10 15:00:54

Nie som fyzik, ale mne sa zdá, že podstatou nepotopiteľnosti tej drobnej kovovej štruktúry nie je samotný hydrofóbny povrch, ale to, že tento povrch zachytil toľko vzduchu, že celej štruktúre to znížilo priemernú objemovú hmotnosť natoľko, že sa stala ako celok ľahšou ako voda.

Keby sa ten drobný predmet s hydrofóbnym povrchom potopil dostatočne hlboko, tlak vody by ho stlačil do takej miery, že by z neho unikla väčšina zachyteného vzduchu, alebo by sa ten zachytený vzduch stlačil, predmetu ako celku by sa zvýšila priemerná objemová hmotnosť a už by nevyplával.
Mýlim sa?

Odpovědět


Re: podstata nepotopiteľnosti

Jan Novák9,2019-11-10 21:32:40

Pro vodu nebude snadné dostat se mezi ty 2 vrstvy. Nicméně aby to celé plavalo musí ty vrstvy být tak tenké že je tlak vody snadno zmáčkne a pak dojde k tomu co jste napsal - díky ztrátě vztlaku se to nevynoří. Tlak stoupá zhruba o 1 atmosféru na každých 10 metrů hloubky. Tj. v 10 metrech by byl vztlak poloviční než na hladině - pokud by tuhost konstrukce dovolila úplné zmáčknutí.

Odpovědět


Re: Re: podstata nepotopiteľnosti

Vojta Ondříček,2019-11-11 02:18:24

Ano, tak je to.
Učebnice fyziky tedy není nutno přepisovat, zákon Archimeda platí nadále.

Hydrofóbní "úpravu" povrchů známe i z naší přírody. Je známá též pod pojmem "lotosový efekt". Peří vodního ptactva má podobné vlastnosti, jakož i vodní pavouci vybavení hydrofóbním ochlupením, pokud si pamatuji.

Ovšem ... vše má své "ale" a každý hydrofóbní povrch se dřív, nebo pozděj zašpiní a přestane být hydrofobním. Tato vlastnost musí být tedy aktivně udržována a obnovována.

Také existují přípravky na ošetření povrchů nánosem "nanočástic", které se tou procedurou určitou dobu méně špiní. Před několika lety byl představen i přípravek s podobnými vlastnostmi k nanešení na fasády domů a jiných předmětů. Tento pak sliboval odvrácení proudu moči od upravené zdi ke zdroji. Prostě si měl občan, ulevující si na takto znepřátelenou zeď, pomočit nohavice a boty. Zeď měla zůstat nedotčena (nějakým elektrostatickým efektem).
Ještě mi napadají závodní jachty vybavené pod čárou ponoru přípravkem na snížení hydro-dynamického odporu. A ze stejného důvodu si naši dědové kdysi voskovali lyže.

Odpovědět

Nepotopitelné lodě existují

Jan Novák9,2019-11-10 08:15:38

Dělají se tak že u lehkého trupu, většinou laminátové plachetnice, se část prostoru vyplní polystyrenem nebo pur pěnou. To není řešení pro komerční lodě.

Úprava povrchu by byla řešení jen pokud by takto upravené lodě vážily pár gramů.
Ať předvede jak plave kus 20mm ocelového plátu.

Nechápu jak může univerzita dovolit aby vyšel takovýhle článek pod jejím jménem. Já bych se soudil o poškození pověsti. Jestli to opravdu napsali sami tak potěš pámbu, tohle by nemohlo projít ani na základce. Na takové univerzitě můžou studenti jenom zhloupnout.

Odpovědět


Re: Nepotopitelné lodě existují

Lenka Pelcová,2019-11-10 08:41:50

Jako vždy pan Novák perlí. Nejspíš nezaregistroval, že nejde jen o univerzitu a že do TED nejsou zváni blbci. Musel se vyžvejknout, aniž by si třeba to připojené video vyposlechl.

Odpovědět


Re: Re: Nepotopitelné lodě existují

Jan Novák9,2019-11-10 20:53:29

Pokud jste obě videa sledovala, tak ... já nevím, asi není dobré mluvit špatně o lidech kterým ... jaksi ... nebylo shůry dáno, jak se kdysi říkalo.

Video z TED nemá s článkem prakticky nic společného kromě autora a velice krátké ukázky hydrofobního povrchu, a o žádných lodích nic neříká.

Video nad ním zvané "Unsinkable Metal" mluví o nepotopitelných lodích a je pod ním podepsaná University of Rochester.

"Common sense is so rare nowadays that it should be classified as a superpower"

Odpovědět

Představme si nepotopitelné lodě.

Vojta Ondříček,2019-11-10 06:36:57

Představme si neutopitelné lidi. Stačí aby měli kovové cvočky z nepotopitelného kovu na podrážkách a mohou se procházet po vodě, jako kdysi jeden kazatel v Palestíně. To by pak záškodník mohl na stavbu nepčátelských ponorek úmyslně dodat nepotopitelnou ocel.
Já vím, že je to nesmysl a rovněž je nesmysl bájit, že by Titaniku (nebo Costě Concordii) stačil trup z hydrofóbní oceli.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace