星期一, 06 5月 2024 01:01

蜘蛛与蚂蚁启发了不会沉没的金属装置 精选

本文摘自《创造》杂志中文版第42卷第4期

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你能想象建造“一艘不会沉没的船吗?或者是一个被扎破了也能继续漂浮的救生衣吗?或是能够长期在海洋中漂浮的电子监控设备?”

David L. Hu J. Adam Fenster
superhydrophobic-treated-discs两块超级疏水的铝片,由塑料杆连接在一起并 保持合适的距离,空气被锁在铝片之间,因而能 漂浮在水上。即使被刺穿或被压在水下数星期都 不能阻止它再浮起来。
superhydrophobic-treated-discs红火蚁所组成的“漂浮筏”,用小树枝也不容易 将这个漂浮筏压入水中,因为在它们疏水的身体 表面锁住了空气。
 


他们的设计是受了两种小型生物的启发才发明出来的。一种是能把气泡带进水下织网的潜水钟蜘蛛(Argyroneta aquatic); 第二种是能够通过将它们的身体连接起来,形成防水漂浮筏的红火蚁(Solenopsis invicta)。3这两种生物都用自身超级疏水的身体把空气留在封闭的空间里,即使它们浸入水中,所锁住的空气也不会跑掉。而新型的金属装置本质上也采用了相同的原理,它成功的关键就在于即使被浸没水中也能留住空气。造出这些东西就是罗彻斯特大学科研队的终极目标,他们已经制造出超级疏水(避水)的新型金属装置。2

研究人员用激光在两块小铝片的表面蚀刻了复杂的微米和纳米级的结构用以锁住空气,然后将铝片被蚀刻那一面相对放置, 避免受到外界环境的磨损,两块铝片被塑料杆固定在一个合适的距离,此距离刚好可以让空气被锁住而保留在两块铝片之间。 “超级疏水的表面能避免水渗入两块铝片之间,哪怕此装置被强行压入水中。”即使被压在水中两个月,当施压的东西被挪走后,此装置会立刻浮上水面。研究人员也多次穿刺此装置,但因为蚀刻的超级疏水表面的作用,它仍然能锁住空气并保持漂浮。

此类新型的装置似乎有数不尽的应用方式,包括能提高轮船的安全性等。当然,发明这种结构的灵感来源于已经被设计和创造好的奇妙生物,这一切都诉说着它们智慧大能创造主的荣耀!   

  

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参考文献和注释

1. Marcotte, B., Spiders and ants inspire metal that won’t sink; rochester.edu, 6 Nov 2019.

2. Zhan, Z. and fi ve others, Highly fl oatable superhydrophobic metallic assembly for aquatic applications, ACS Appl. Mater. Interfaces 11(51):48512– 48517, 6 Nov 2019.

3. Mlot, N.J. and two others, Fire ants self-assemble into waterproof rafts to survive fl oods, PNAS 108(19):7669–7673, 10 May 2011.

 

本文原英文链接见:https://creation.com/spiders-ants-boat-design.

 
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