Століттями існувало незмінне правило: металеві раковини. Киньте монету у воду, і гравітація визначить результат. Але нещодавні відкриття в Університеті Рочестера перевернули це переконання, запровадивши метод створення металевих конструкцій, які не тонуть, навіть якщо вони серйозно пошкоджені. Це не просто наукова цікавість; це має наслідки для морської безпеки, сталої енергетики та фундаментального розуміння матеріалознавства.
Імітація природної винахідливості
Дослідження, опубліковане в журналі Advanced Functional Materials 27 січня 2026 року, базується на супергідрофобності — надзвичайній водовідштовхувальній властивості. Команда під керівництвом професора Чуньлея Гуо використовувала лазери для травлення мікроскопічних виступів на алюмінієвих трубках, створюючи текстуру, схожу на ребристу тканину на нанорозмірі. Ця структура затримує повітря, запобігаючи проникненню води та забезпечуючи плавучість.
«У них можна пробити великі діри», — сказав Го. «Ми показали, що навіть коли труби сильно пошкоджені… вони все одно залишаються на плаву».
На цю техніку натхненний світ природи. Наприклад, водоплавці несуть під водою бульбашку повітря, утримуючи її в тонких волосках, що покривають їхнє тіло. Вогняні мурахи використовують подібні принципи для формування плавучих плотів під час повеней, які можуть тривати більше дванадцяти днів. Металеві труби імітують цю поведінку, утримуючи повітря навіть у турбулентних умовах завдяки внутрішньому сепаратору, який запобігає його витоку.
За межами лабораторії: програми реального світу
Попередні спроби створити плаваючий метал, такі як вбудовування порожнистих сфер у магнієві сплави (NYU, 2015) або диски для лазерного гравірування (Guo Lab, 2019), стикалися з обмеженнями. Диски були нестійкими в хвилюючій воді, дозволяючи повітрю виходити. Нова трубчаста конструкція долає цю проблему, зберігаючи плавучість навіть під навантаженням.
Наслідки значні. Найбільш очевидне застосування в морській інженерії. Уявіть собі кораблі, побудовані з цих матеріалів, які залишаються на плаву, навіть якщо корпус пробитий, – це змінить правила гри з точки зору безпеки. Але потенціал поширюється далі.
- Збір хвильової енергії: труби можуть утворювати плоти, які можуть генерувати електроенергію від руху хвиль.
- **Несучі конструкції: ** З’єднані труби можуть створювати плаваючі платформи для різних цілей.
Поточні прототипи мають довжину близько півметра, але команда Гуо вже збільшила потужність лазера в сім разів з моменту своїх перших експериментів, що вказує на відсутність перешкод для масштабованості.
Чому це важливо
Це відкриття стосується не лише металу, що плаває. Це підкреслює силу біомімікрії – навчання на основі рішень природи. Супергідрофобний ефект відомий давно, але застосування його до структурно міцного, масштабованого матеріалу відкриває абсолютно нові можливості. Той факт, що це було досягнуто за допомогою лазерного гравіювання, робить його відносно доступним порівняно з попередніми методами.
Дослідження також викликає питання про те, як ми традиційно дивимося на властивості матеріалів. Якщо щільність не є єдиним визначальним фактором плавучості, то які ще фундаментальні припущення можна поставити під сумнів? Ця робота свідчить про те, що маніпулювання поверхневими текстурами та утриманням повітря може змінити наше розуміння поведінки матеріалів, що призведе до подальших інновацій за межами морської та енергетичної сфер.
Підсумовуючи, розробка непотоплюваного металу являє собою зміну парадигми в матеріалознавстві. Навчаючись у природи та вдосконалюючи існуючі методи, дослідники виявили потенціал для трансформації галузей промисловості та переосмислення меж інженерної діяльності.
