自然界中水蜘蛛、水黾等生物可以在水面自由走动而不沉没的现象很早就引起科学工作者的兴趣。哈尔滨工业大学化工学院副教授潘钦敏模拟水黾腿部特殊结构研制出了一种新型超级浮力材料。这项成果的论文《用超疏水铜网制造的小船具有惊人的浮力》，最近在美国化学会《应用材料与界面》月刊发表。

 

在自然界中，水黾等小昆虫可以在水面自由行走而不溺水，其原因在于水黾腿部特殊的结构，即微纳米结构。这种结构使水黾腿部周围被一层空气垫环绕，防止其腿部被水打湿，从而保证其具有“水上飞”的能力。水黾腿部这种不被水打湿的特性被称作“超疏水”性质。

 

科学家一直想模拟水黾的这一特性来制造新型水上交通工具，增加浮力、减少阻力。从理论上讲，经超疏水处理的水上交通工具，其在水中运行时阻力将更小，速度也更快。但传统超疏水材料所产生的浮力有限，且不能大规模实际应用。而新型超级浮力材料在此方面获得了进展，使其实际应用变成了可能。

 

潘钦敏采用多孔状铜网作为基材，并将其制作成数艘邮票大小的“微型船”，然后通过硝酸银等溶液浸泡处理，使船表面具备超疏水性。这种微型船不但可在水面自由漂浮，且可承载超过自身最大排水量50%以上的重量，甚至当“船”的“上弦”处于水面以下时也不会沉没。产生这些现象的原因在于船表面的超疏水结构可在船外表面形成“空气垫”，改变了船与水的接触状态，防止船体表面被水直接打湿。

 

另外，当这些微型船船体表面结构遭到破坏，如被尖锐物体划破时，可通过简单处理修复。

 

这种新型材料可望用于制造具有重要潜在应用前景的水上交通工具，如水上机器人、微型环境监测器等。由于超疏水结构能大幅降低材料在水中甚至空气中的运动阻力，这项研究对设计高速水上、水下和空中交通工具也具有重要参考价值。如果该技术成功应用于水上、水下、空中等交通工具，不仅节省能源，又可有效提高交通工具的速度。

 

据介绍，潘钦敏2006年开始准备该项研究，并在国际学术杂志上发表了多篇相关论文，获得了“在金属铜表面构筑超疏水结构的方法”发明专利，为超疏水材料研究奠定了基础。

 

《科学时报》 (2009-3-26 A1 要闻)