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哈工大專家解讀世界性科研成果新型超級浮力材料
2009-03-21 10:52:07 來源:東北網-哈爾濱日報  作者:劉忠奎 初霞
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  東北網3月19日訊 不論是在水面上滑行、跳躍,還是在池塘裡快速飛奔,都既不會劃破水面,也不會浸濕腿腳。日前,哈工大專家模擬小型水生昆蟲———水黽足肢的優越超疏水性結構,成功研制出一種新型超級浮力材料。據專家介紹,這一發現有助於設計出新型交通工具和防水紡織品,甚至對未來人類的水上行走都可能產生一定影響。

  靈感『池塘中的溜冰者』

  水黽是一種在湖水、池塘、水田和濕地中常見的小型水生昆蟲,被喻為『池塘中的溜冰者』。它體長約1厘米,在水上具有非凡的浮力:其腿能排開300倍於其身體體積的水量;在水面上每秒可滑行100倍於身體長度的距離,相當於一位身高1.8米的人以每小時400英裡的速度游泳。

  這種優異的水上特性緣於水黽特殊腿部微納米結構和水面間形成的『空氣墊』,阻礙了水滴的浸潤,讓它們在水面上得以快速而穩定地行走或奔跑,即使在狂風暴雨和急速流動的水流中也不會沈沒。這種絕大多數動物都不具有的超疏水特性成為哈爾濱工業大學科研人員模擬研制新型超級浮力材料的靈感。

  攻關神奇的『郵票船』

  據了解,傳統的超疏水材料所產生的浮力有限,且不能大規模實際應用。2006年,哈工大應用化學系的潘欽敏博士等科研人員開始著手研究這一問題,他們以多孔狀銅網為基材,並將其制作成數艘郵票大小的『微型船』,然後通過硝酸銀等溶液的浸泡處理,終於研發出了新型超級浮力材料,使其大規模實際應用成為可能。據介紹,該研究可使船表面具備超疏水性,並在其表面形成『空氣墊』,改變船與水的接觸狀態,防止船體表面被水直接打濕,使其在水中運行的阻力更小,速度更快。這種微型船不但可以在水面自由漂浮,且可承載超過自身最大排水量50%以上的重量,甚至在其重載水線以上的部分處於水面以下時也不會沈沒。

  應用交通工具『水上飛』

  『這項研究可以有效提高交通工具的速度,節省一定能源,有可能引發交通、能源領域的一次革新。』研究人員表示,這種材料可望用於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、船舶等。由於超疏水結構能大幅度降低材料在水中甚至空氣中的運動阻力,該項研究對設計高速水上、水下和空中交通工具也將具有重要參考價值。

責任編輯:楊禹