Onderzoekers hebben metaal ontwikkeld dat zelfs doorboord met gaten nog op water blijft drijven.

Een onzinkbaar stukje metaal; zo noemt onderzoeker Chunlei Guo zijn nieuwe uitvinding. Hoe hard je het ook probeert, het metaal weigert onder alle omstandigheden naar de bodem te zakken. En dat heeft veel potentie bijvoorbeeld voor een – dit keer een echt – onzinkbaar schip.

Onzinkbaar
Het is inderdaad niet voor het eerst dat men claimt iets ‘onzinkbaars’ te hebben gemaakt. Ook de beroemde Titanic werd als onzinkbaar bestempeld. Toch stuitte het schip in 1912 op een ijsberg en werd door de golven verzwolgen. Guo durft echter best te zeggen dat het ontwikkelde metaal in zijn studie écht niet zinkt. “We hebben wetenschappelijk aangetoond dat dit metaal niet kan zinken, ongeacht hoeveel gaten je er ook in boort of hoe vaak je het ook in het water duwt,” zegt hij tegen Scientias.nl. “We baseren ons dus op een wetenschappelijk principe en niet op het vertrouwen in de techniek zoals bij de Titanic.”


“We hebben wetenschappelijk aangetoond dat dit metaal niet kan zinken, ongeacht hoeveel gaten je er ook in boort of hoe vaak je het ook in het water duwt”

Waterspinnen en vuurmieren
De onderzoekers raakten geïnspireerd voor dit idee door lering te trekken uit duikende waterspinnen en de vlotten van vuurmieren. Deze diertjes kunnen namelijk lange tijd op of zelfs onder het wateroppervlak vertoeven. Hoe? Door lucht in een afgesloten ruimte te vangen. De waterspin weeft bijvoorbeeld een koepelvormig web en gebruikt lucht van het oppervlak om het web te vullen. Deze lucht wordt vastgehouden door de haartjes op het achterlijfje. Hierdoor kan de waterspin lange tijd onderwater blijven en gewoon door ademen. Daarnaast kunnen vuurmieren samen een vlot vormen door zich aan elkaar vast te klampen. Hierdoor blijven er luchtbellen tussen de lichaampjes zitten, waardoor ze niet verdrinken.

Waterafstotende techniek
De onderzoekers besloten iets soortgelijks na te maken. “Het belangrijkste inzicht is dat superhydrofobe oppervlakken een grote hoeveelheid lucht kunnen vangen,” zo merken de onderzoekers op. Iets waar ze ook al in het verleden uitgebreid onderzoek naar hadden gedaan voor het maken van syperhydrofobe metalen. “Toen ik doorkreeg dat spinnen en mieren ook afhankelijk zijn van hun hydrofobe lichaamsoppervlakken, was het vanzelfsprekend voor mij om het verband te leggen,” vult Guo desgevraagd aan. De onderzoekers besloten om superhydrofobe oppervlakken te gebruiken om drijvende voorwerpen te maken. In het laboratorium testten ze dit uit. Ze vuurden laserstralen op een plat stukje metaal af om zo hele kleine patronen op het oppervlak te etsen. Deze houden lucht vast en maken het stukje metaal op die manier waterafstotend. De binnenkant van twee aluminiumplaatjes werd met deze techniek behandeld en vervolgens aan elkaar gemaakt. De twee plaatjes raken elkaar niet helemaal maar hebben precies de juiste afstand zodat ze genoeg lucht vasthouden om de structuur te laten drijven.


Bekijk in deze video hoe ’t werkt.


Effectief
Deze methode blijkt buitengewoon effectief. “Het is dit superhydrofobe effect dat het metaal onder alle omstandigheden volledig waterdicht en drijvende houdt,” legt Guo uit. De superhydrofobe oppervlakken voorkomen dat water het compartiment binnendringt, zelfs wanneer het metaal onder water wordt gedompeld. Daarbij maakt het niet uit hoe lang. Want zelfs nadat het metaal twee maanden onder water werd gehouden, stuiterde het gelijk terug naar het wateroppervlak toen het gewicht van het metaal werd gelift. Bovendien boorden de onderzoekers meerdere gaten in het metaal om te kijken of dat nog iets uithaalde. Maar zelfs doorboord met gaten blijft het metaal gewoon drijven. Een knappe prestatie. “Metalen zijn zwaar en blijven van nature niet op het wateroppervlak liggen,” zegt Guo. “Het is dus best lastig om een metalen structuur te laten drijven. En wij hebben dat nu toch voor elkaar gekregen.”

Links: een superhydrofobe metalen structuur drijft op het water. Rechts: een gewichtje houdt de metalen structuur twee maanden onder water, waarna het alsnog terugstuitende naar het oppervlak. Afbeelding: University of Rochester

Dankzij deze baanbrekende technologie liggen mogelijk onzinkbare schepen toch aan de horizon. “Metalen zijn typische bouwmaterialen voor bijna alle zeeschepen en boten,” zegt Guo. “Het is dus van groot belang om de potentie van onzinkbare metalen te onderzoeken. Ik hoop dat onze studie dan ook bijdraagt aan een reeks nieuwe toepassingen. Niet alleen voor schepen, maar bijvoorbeeld ook voor reddingsvesten of elektronische apparaten die op zee worden gebruikt en dan niet meer naar de bodem kunnen zinken.”