船隻將永不沉沒?華裔科學家團隊造浮力金屬受蓋茨青睞

美國中文網綜合報道 泰坦尼克號在1912年與冰山相撞後，耗時2.5小時就沉沒了。災難發生前，該船的設計師曾說，由於其甲板下隔間的設計，泰坦尼克號是一艘永不會沉沒的船，但泰坦尼克號的工程師萬萬沒想到猛烈的撞擊導致船體6個船艙嚴重受損，這也成為導致泰坦尼克號最終葬身大西洋的致命一擊。

（University of Rochester）

在經歷一個多世紀技術革新後，碰撞仍然會給船隻帶來災難性的影響：今年5月，一艘觀光船和一艘游輪在匈牙利的多瑙河上相撞，導致28人死亡; 2017年，一艘美國海軍驅逐艦與一艘油輪相撞，導致10名美軍水手喪命。

不過在近日，紐約羅切斯特大學（University of Rochester）的一項最新研究可能會為船隻提供一種「永不沉沒」的新漂浮方式。羅切斯特大學的團隊設計了一種金屬陣列，即使被刺穿也不會沉沒。

羅切斯特大學光學院物理學家華裔科學家郭春雷（Chunlei Guo，音譯） （University of Rochester）

該研究的首席研究員、羅切斯特大學光學院物理學家華裔科學家郭春雷（Chunlei Guo，音譯）表示，「無論此列陣被損壞或被刺破多少，它仍然能夠保持漂浮。」 郭春雷教授和他的團隊在《美國化學會-應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上發表了他們的研究。

據「商業內幕（Business Insider）」報道，該項目甚至還獲得了美國陸軍，美國國家科學基金會（National Science Foundation）以及比爾和梅林達·蓋茨（Bill and Melinda Gates Foundation）基金會的青睞和資助。該基金會是由微軟聯合創始人比爾·蓋茨和他的妻子梅琳達創辦的私人慈善機構。除了造船之外，研究人員認為，這種金屬有一天可能會用於許多其他應用，例如清潔設備和建造浮動城市等。

該金屬具有大型氣泡 利於漂浮

船舶通過排水來漂浮；為了保持漂浮狀態，船舶的重量必須小於其排水量。當泰坦尼克號的艙室進水後，船體開始下沉。為了防止金屬結構遭受同樣的命運，羅切斯特的研究人員必須設計一種不斷將水排走的方法。

科學家使用激光在鋁製金屬的表面雕刻出細小的凹槽。這些刻槽會捕獲空氣，形成保護性屏障，導致水滴從金屬表面滑落。

但是，研究人員發現，如果將金屬在水下保持足夠長的時間，凹槽最終將充滿水而不是空氣。因此，他們將兩個研究金屬盤放在一個小柱子的兩端，有凹槽面朝內。他們在中心留出一個小到足以防止水進入的縫隙。這樣就會產生氣泡，幫助陣列保持漂浮狀態。

接下來，研究人員將金屬陣列加重，並放置在水下兩個月，以查看其是否會失去浮力。而當他們撤去負重後，金屬仍然升到了表面。

他們的最後任務是查看陣列是否可以承受重大破壞。因此，他們在金屬上鑽孔並再次將其置於水下。他們發現，無論他們鑽了多少孔，該陣列仍會漂浮。

這種金屬可以用來建造浮動城市

（University of Rochester）

在新的研究中，郭春雷教授建議使用這種金屬建造救生筏，浮力衣服或「可漂浮的船隻」。他說，船的重量無關緊要，只要金屬的外表面積足夠大以抵消它的重量即可。

郭春雷說：「隨著金屬面積越來越大，負載能力也越來越大。」這意味著這種金屬甚至有一天可能被用來建造諸如「天空之城」一類的巨型建築。

郭春雷補充說，他的金屬結構比類似浮動城市概念相關的其他材料（如玻璃纖維或石灰石等）「更堅固，更耐用」。

另據報道，郭春雷的研究還表明，僅幾滴水就足以清除金屬上的污垢。因此，他一直在與蓋茨基金會合作，以了解這些特性如何改善發展中國家的衛生條件。例如，用類似的蝕刻金屬製成的廁所可以更容易清洗。

「使金屬漂浮只是眾多應用中的一種」，郭春雷說。

目前，要大量生產此類金屬的最大障礙就是激光蝕刻過程需要一段時間：蝕刻一個1英寸乘1英寸的正方形大約需要一個小時。但郭春雷表示，這是製造商需要解決的問題，他的任務是就展示科學成果。

還有報道指出，郭春雷團隊的創新靈感來自於火蟻和潛水鈴蜘蛛將空氣捕獲在封閉區域內的能力，從而使它們能夠在水上以及水下生存。潛水鐘形蜘蛛利用其網狀結構製造一個鐘形容器，將其固定在疏水體和腿之間，而火蟻則利用疏水體通過將空氣相互捕獲而製成筏。