哈工夫研發出新型超級浮力材料

自然界中水蜘蛛、水黽等生物可以在水面自由走動而不沉沒的現象很早就引起科學工作者的興趣。哈爾濱工業大學化工學院副教授潘欽敏模擬水黽腿部特殊結構研制出了一種新型超級浮力材料。這項成果的論文《用超疏水銅網制造的小船具有驚人的浮力》，最近在美國化學會《應用材料與界面》月刊發表。

在自然界中，水黽等小昆蟲可以在水面自由行走而不溺水，其原因在于水黽腿部特殊的結構，即微納米結構。這種結構使水黽腿部周圍被一層空氣墊環繞，防止其腿部被水打濕，從而保證其具有“水上飛”的能力。水黽腿部這種不被水打濕的特性被稱作“超疏水”性質。

科學家一直想模擬水黽的這一特性來制造新型水上交通工具，增加浮力、減少阻力。從理論上講，經超疏水處理的水上交通工具，其在水中運行時阻力將更小，速度也更快。但傳統超疏水材料所產生的浮力有限，且不能大規模實際應用。而新型超級浮力材料在此方面獲得了進展，使其實際應用變成了可能。

潘欽敏采用多孔狀銅網作為基材，并將其制作成數艘郵票大小的“微型船”，然后通過硝酸銀等溶液浸泡處理，使船表面具備超疏水性。這種微型船不但可在水面自由漂浮，且可承載超過自身最大排水量50％以上的重量，甚至當“船”的“上弦”處于水面以下時也不會沉沒。產生這些現象的原因在于船表面的超疏水結構可在船外表面形成“空氣墊”，改變了船與水的接觸狀態，防止船體表面被水直接打濕。

另外，當這些微型船船體表面結構遭到破壞，如被尖銳物體劃破時，可通過簡單處理修復。

這種新型材料可望用于制造具有重要潛在應用前景的水上交通工具，如水上機器人、微型環境監測器等。由于超疏水結構能大幅降低材料在水中甚至空氣中的運動阻力，這項研究對設計高速水上、水下和空中交通工具也具有重要參考價值。如果該技術成功應用于水上、水下、空中等交通工具，不僅節省能源，又可有效提高交通工具的速度。