自然界中水蜘蛛、水黽等生物可以在水面自由走動而不沉沒的現(xiàn)象很早就引起科學(xué)工作者的興趣。哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院副教授潘欽敏模擬水黽腿部特殊結(jié)構(gòu)研制出了一種新型超級浮力材料。這項成果的論文《用超疏水銅網(wǎng)制造的小船具有驚人的浮力》，最近在美國化學(xué)會《應(yīng)用材料與界面》月刊發(fā)表。

在自然界中，水黽等小昆蟲可以在水面自由行走而不溺水，其原因在于水黽腿部特殊的結(jié)構(gòu)，即微納米結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使水黽腿部周圍被一層空氣墊環(huán)繞，防止其腿部被水打濕，從而保證其具有“水上飛”的能力。水黽腿部這種不被水打濕的特性被稱作“超疏水”性質(zhì)。

科學(xué)家一直想模擬水黽的這一特性來制造新型水上交通工具，增加浮力、減少阻力。從理論上講，經(jīng)超疏水處理的水上交通工具，其在水中運行時阻力將更小，速度也更快。但傳統(tǒng)超疏水材料所產(chǎn)生的浮力有限，且不能大規(guī)模實際應(yīng)用。而新型超級浮力材料在此方面獲得了進(jìn)展，使其實際應(yīng)用變成了可能。

潘欽敏采用多孔狀銅網(wǎng)作為基材，并將其制作成數(shù)艘郵票大小的“微型船”，然后通過硝酸銀等溶液浸泡處理，使船表面具備超疏水性。這種微型船不但可在水面自由漂浮，且可承載超過自身最大排水量50％以上的重量，甚至當(dāng)“船”的“上弦”處于水面以下時也不會沉沒。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因在于船表面的超疏水結(jié)構(gòu)可在船外表面形成“空氣墊”，改變了船與水的接觸狀態(tài)，防止船體表面被水直接打濕。

另外，當(dāng)這些微型船船體表面結(jié)構(gòu)遭到破壞，如被尖銳物體劃破時，可通過簡單處理修復(fù)。

這種新型材料可望用于制造具有重要潛在應(yīng)用前景的水上交通工具，如水上機器人、微型環(huán)境監(jiān)測器等。由于超疏水結(jié)構(gòu)能大幅降低材料在水中甚至空氣中的運動阻力，這項研究對設(shè)計高速水上、水下和空中交通工具也具有重要參考價值。如果該技術(shù)成功應(yīng)用于水上、水下、空中等交通工具，不僅節(jié)省能源，又可有效提高交通工具的速度。