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美国华裔科学家团队研究浮力金属 受比尔·盖茨

作者:永乐国际 来源:永乐国际 日期:2020-02-09 15:38 人气:

  该研究的首席研究员、罗切斯特大学光学院物理学家华裔科学家郭春雷(Chunlei Guo,音译)表示,无论此列阵被损坏或被刺破多少,它仍然能够保持漂浮。郭春雷教授和他的团队在《美国化学会-应用材料与界面》(ACS Applied Materials & Inteces)上发表了他们的研究。

  据“商业内幕(Business Insider)”报道,该项目甚至还获得了美国陆军,美国国家科学基金会(National Science Foundation)以及比尔和默林达盖茨(Bill and Melinda Gates Foundation)基金会的青睐和资助。该基金会是由微软联合创始人比尔盖茨和他的妻子梅琳达创办的私人慈善机构。除了造船之外,研究人员认为,这种金属有一天可能会用于许多其他应用,例如清洁设备和建造浮动城市等。

  船舶通过排水来漂浮;为了保持漂浮状态,船舶的重量必须小于其排水量。当泰坦尼克号的舱室进水后,船体开始下沉。为了防止金属结构遭受同样的命运,罗切斯特的研究人员必须设计一种不断将水排走的方法。

  科学家使用激光在铝制金属的表面雕刻出细小的凹槽。这些刻槽会捕获空气,形成性屏障,导致水滴从金属表面滑落。

  但是,研究人员发现,如果将金属在水下保持足够长的时间,凹槽最终将充满水而不是空气。因此,他们将两个研究金属盘放在一个小柱子的两端,有凹槽面朝内。他们在中心留出一个小到足以防止水进入的缝隙。这样就会产生气泡,帮助阵列保持漂浮状态。

  接下来,研究人员将金属阵列加重,并放置在水下两个月,以查看其是否会失去浮力。而当他们撤去负重后,金属仍然升到了表面。

  他们的最后任务是查看阵列是否可以承受重大。因此,他们在金属上钻孔并再次将其置于水下。他们发现,无论他们钻了多少孔,该阵列仍会漂浮。

  在新的研究中,郭春雷教授使用这种金属建造救生筏,浮力衣服或可漂浮的船只。他说,船的重量无关紧要,只要金属的外表面积足够大以抵消它的重量即可。

  郭春雷说:“随着金属面积越来越大,负载能力也越来越大。”这意味着这种金属甚至有一天可能被用来建造诸如“天空之城”一类的巨型建筑。

  郭春雷补充说,他的金属结构比类似浮动城市概念相关的其他材料(如玻璃纤维或石灰石等)更坚固,更耐用。

  另据报道,郭春雷的研究还表明,仅几滴水就足以清除金属上的污垢。因此,他一直在与盖茨基金会合作,以了解这些特性如何改善发展中国家的卫生条件。例如,用类似的蚀刻金属制成的厕所可以更容易清洗。“使金属漂浮只是众多应用中的一种”,郭春雷说。

  目前,要大量生产此类金属的最大障碍就是激光蚀刻过程需要一段时间:蚀刻一个1英寸乘1英寸的正方形大约需要一个小时。但郭春雷表示,这是制造商需要解决的问题,他的任务是就展示科学。

  还有报道指出,郭春雷团队的创新灵感来自于火蚁和潜水铃蜘蛛将空气捕获在封闭区域内的能力,从而使它们能够在水上以及水下。潜水钟形蜘蛛利用其网状结构制造一个钟形容器,将其固定在疏水体和腿之间,而火蚁则利用疏水体通过将空气相互捕获而制成筏。



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