汲取百年泰坦尼克號教訓，工程師研發永不沉沒金屬

研究人員表示，這種超疏水金屬管能內部鎖定穩定氣泡，使其在類似海洋的惡劣條件下仍可靠漂浮。

1912年4月泰坦尼克號沉沒113年后，"永不沉沒的船舶"這一構想仍激發著工程師的想象力。如今美國研究人員宣布，他們已向這個目標邁出實質性一步。

近日，羅切斯特大學團隊報告了一種讓普通鋁管實現永久漂浮的新方法——即使遭受嚴重損壞并長時間浸沒仍能保持浮力。研究人員稱，該技術最終可能支撐船舶、浮標、浮動平臺乃至可再生能源系統的新設計。

永不沉沒的激光處理金屬

該研究由光學與物理學教授、激光能量實驗室高級科學家郭春雷領銜。團隊以鋁管這種簡單結構為研究對象：普通鋁管一旦進水就會沉沒。為改變這一特性，他們在鋁管內表面采用激光蝕刻工藝，形成微米級和納米級凹坑結構，使金屬表面具備超疏水性，即強烈排斥水分且浸沒時保持干燥。

經處理的鋁管入水后，內部會鎖住穩定的空氣層。這層空氣阻隔水分填充管道，使其無論浸沒多久都能保持浮力。

源于自然的儲氣靈感

這種漂浮機制借鑒了自然界的智慧：潛水鐘蜘蛛通過鎖住氣泡在水下生存，火蟻在洪災時則利用疏水身體聯結成漂浮筏。羅切斯特團隊增加了關鍵設計提升可靠性——在每根管道中央設置隔板以穩定氣泡層。郭春雷解釋："即便將管道垂直壓入水中，氣泡仍能保持鎖定狀態，確保漂浮能力。"該設計能防止氣泡在突然移動或方向改變時逃逸。

惡劣環境中的卓越表現

郭春雷實驗室2019年曾演示超疏水漂浮裝置，當時采用雙處理圓盤密封設計。雖然有效，但圓盤系統在極端傾斜角度可能失穩。新型管道設計解決了這個問題：即使在類似洶涌海況的湍流中仍能保持浮力。郭春雷補充："我們在嚴苛環境中進行了數周測試，未發現浮力衰減。即使鑿出大量孔洞，管道依舊漂浮。"這種抗損傷特性使其具備實際海洋應用價值。

從漂浮筏到波浪發電

研究團隊證明多根管道可聯結成大型漂浮結構。實驗室測試中使用的管道長度接近50厘米，郭春雷表示該技術可擴展至適合承重平臺的更大尺寸。這種聯結結構可作為船舶、浮動碼頭或海洋浮標的基礎。除交通與基礎設施領域外，研究人員還探索了能源應用：由超疏水管組成的漂浮筏可隨波浪運動，通過驅動發電機實現海洋可再生能源發電。

該研究已發表于《先進功能材料》期刊。

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