让船舶几乎永不沉没的新突破

这项研究由罗切斯特大学激光能量学实验室的光学与物理学教授、资深科学家郭春雷领导。郭教授及其同事在《先进功能材料》期刊上发表的研究中详细介绍了这种新方法。他们的方法专注于通过蚀刻铝管内表面，形成微米和纳米级的凹坑。这种带纹理的表面具有超疏水性，能强力排斥水并保持干燥。

空气捕获如何防止沉没：当处理过的管子放入水中时，其疏水的内部会捕获一个稳定的空气囊。这个被困的空气阻止水进入管子，从而防止管子变重下沉。这一过程类似于自然界中的策略，比如潜水钟蜘蛛在水下携带气泡，以及火蚁利用防水身体形成漂浮筏。

“重要的是，我们在管子中间加了一个隔板，这样即使你把它垂直推入水中，气泡仍会被困在里面，管子仍能保持漂浮能力，”郭教授说。

恶劣条件下的稳定性提升：郭教授的研究团队在2019年首次展示了超疏水漂浮装置。早期设计依赖两个密封在一起的疏水圆盘来产生浮力。虽然有效，但这些圆盘在极度倾斜时可能失去漂浮能力。而新的管状设计简化了结构，并提供了更强的稳定性，尤其是在类似海洋环境的湍流条件下。

“我们在非常恶劣的环境中对它们进行了数周的测试，发现它们的浮力没有下降，”郭教授说，“你可以在上面打大洞，我们证明即使你在管子上尽可能多地打孔造成严重损坏，它们仍然能漂浮。”

从漂浮筏到可再生能源：研究人员表明，多个管子可以连接形成筏子，作为船只、浮标或漂浮平台的基础。在实验室测试中，团队使用了不同长度的管子，最长接近半米。郭教授表示，这种设计可以扩大到足以支撑重物的尺寸。

除了交通和基础设施，该团队还证明，由超疏水管子制成的筏子可以捕获流动水的能量。这一能力表明，该技术有望用于波浪发电，为其应用增添了可再生能源方面的可能性。

该项目得到了美国国家科学基金会、比尔及梅琳达·盖茨基金会以及罗切斯特大学戈根数据科学与人工智能研究所的支持。