Исследователи имитировали приемы ловли воздуха пауками-водолазами, чтобы создать алюминий, который остается на плаву даже при проколе
Присоединяйтесь к нашему сообществу о любителях науки!
Подпишитесь на нашу бесплатную ежедневную рассылку новостейВведите свой адрес электронной почтыЯ соглашаюсь с тем, что моя информация будет обрабатываться в соответствии с Политикой конфиденциальности Scientific American и Springer Nature Limited. Мы используем сторонние сервисы как для проверки, так и для доставки электронной почты. Предоставляя свой адрес электронной почты, вы также даете согласие на передачу этого адреса третьим лицам для этих целей.Зарегистрируйтесь
Бросьте монетку в фонтан, и вы знаете, что произойдет. Будучи плотнее воды, металл тонет — спросите любого ребенка. Но новое исследование поставило под сомнение многовековую уверенность.
Команда из Университета Рочестера протравила алюминиевые трубки таким образом, что они не тонут даже при повреждении — уловка ученых позаимствовано у пауков.
«В них можно проделать большие дыры», — сказал Чунлей Го, профессор оптики и физики в Университете Рочестера и старший автор исследования, в пресс-релизе. «Мы показали, что даже если вы сильно повредите трубки, проделав в них столько отверстий, сколько сможете, они все равно всплывут».
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о поддержке подпишитесь на нашу отмеченную наградами журналистику. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Многие вещи в нашей жизни отталкивают воду — например, растительное масло, дождевик или резиновые перчатки. Ученые называют это свойство гидрофобностью — от греческого «боязнь воды», но секрет плавучести металлических трубок заключается в сверхгидрофобности.
Команда Guo использует лазеры, чтобы вырезать в алюминии микроскопические углубления, которые захватывают воздух: вельветовая ткань на картинке сжимается до такой степени, что для того, чтобы увидеть выступы, требуется электронный микроскоп.
Согласно пресс-релизу, “механизм похож на то, как пауки с водолазными колоколами удерживают воздушный пузырь, чтобы оставаться на плаву под водой.” Пауки живут почти полностью под водой, но все равно нуждаются в дыши. Их решение заключается в том, чтобы самостоятельно снабжать организм кислородом. Тонкие волоски, покрывающие их тело, удерживают пузырьки воздуха на коже.
Металлические трубки имитируют эти тонкие волоски, удерживая пузырьки воздуха. Обычно вода растекается по внутренним стенкам и вытесняет воздух наружу. Но когда она попадает на супергидрофобную текстуру, то отскакивает в сторону. Поверхностное натяжение — то же свойство, которое заставляет воду скапливаться на вощеном капоте автомобиля, — предотвращает попадание воды в трубу. В результате воздух остается внутри, а трубки сохраняют плавучесть.
Исследование, опубликованное 27 января 2026 года в Advanced Functional Materials, основан на более ранних работах Го по разработке непотопляемых металлов. В 2019 году его лаборатория продемонстрировала концепцию, используя диски с лазерной гравировкой, но в турбулентной воде диски опрокидывались, и воздух выходил наружу.
Новые трубки решают эту проблему с помощью внутреннего разделителя посередине из трубки, которая помогает удерживать воздух в замкнутой камере. «Даже если вы опустите его вертикально в воду, пузырьки воздуха останутся внутри, и трубка сохранит способность плавать», — говорится в том же заявлении Го. Команда тестировала трубки в суровых условиях в течение нескольких недель и «не обнаружила снижения их плавучести», — сообщил он.
<исходный код="(минимальная ширина: 0 пикселей)" srcSet="https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w= 1000-1000 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w=1200-1200 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w=1350-1350 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w=2000-2000 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w= 600 600 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w=750 750 Вт, https://static.scientificamerican.com/dam/m/fe19b2a3ba5b42d0/original/2026-01-09_Guo_metal_0625.jpg?m=1770067298.836&w= 900 900 Вт" размеры="(минимальная ширина: 2000 пикселей) 2000 пикселей, (минимальное разрешение: 3dppx) 50 Вт, (минимальное разрешение: 2dppx) 75 Вт, 100 Вт"/>
В природе супергидрофобность не является чем-то новым. Например, глаза комаров имеют водоотталкивающие наноструктуры, которые сохраняют их прозрачными. А огненные муравьи используют свое воскообразное водоотталкивающее покрытие и текстурированный экзоскелет для улавливания воздуха; во время наводнений тысячи муравьев собираются вместе, образуя плавучие живые плоты, которые могут продержаться 12 дней, а возможно, и дольше.
Как что касается людей, то это не первая наша попытка создать плавучий металл. В 2015 году исследователи из Нью-Йоркского университета внедрили полые сферы из карбида кремния в магниевый сплав, чтобы создать композит с металлической матрицей, который легче воды.
Но результаты работы Го выходят за рамки лабораторных исследований. Соединенные трубы могут стать основой для создания несущих плотов или кораблей. Инженеры, возможно, уже близки к осуществлению мечты о кораблях, которые остаются на плаву, даже когда в их корпуса заливается вода. Одно из удивительных применений связано с энергетикой: команда Го продемонстрировала, что плоты, сделанные из труб, могут собирать волны для выработки электроэнергии.
В настоящее время длина труб составляет почти полметра, но Го не видит препятствий для увеличения их размера. Сейчас лазеры в семь раз мощнее, чем были в 2019 году, когда Го впервые попробовал наносить лазерное травление на металлические диски. «Технология, — сказал он в том же заявлении, — может быть легко масштабирована до больших размеров».
