Aangescherpt door 450 miljoen jaar evolutie, haaienhuid biedt een bijna perfect ontwerp om moeiteloos door water te glijden.

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Nebraska-Lincoln onder leiding van Dennis Alexander werkt eraan om dat evolutionaire voordeel - en andere gemaakt door Moeder Natuur - op metalen oppervlakken te vertalen. uiteindelijk, het werk geeft metaal dezelfde unieke eigenschappen, waardoor het kan worden gebruikt voor defensie- en industriële doeleinden.

"Onze structuren zijn erg belangrijk voor het leger, Boeing en NASA, " zei Alexander, Kingery hoogleraar elektrische en computertechniek. "We benadrukken deze structuren met behulp van deze oppervlakken in ruwe omgevingen, maar er is geen metalen oppervlak dat we niet kunnen functionaliseren."

Zijn team gebruikt extreem korte laserpulsen - die blijvende kleine fracties van een seconde - om alleen de rand van een metalen oppervlak te veranderen. Door de laserhoek en andere parameters te wijzigen, ontstaan ​​oppervlakken die de natuur nabootsen.

Door de microscopische structuur van haaienhuid op metaal te kopiëren, het onderzoeksteam creëert een superhydrofiele, of waterafvoerend, materiaal. Deze eigenschap vermindert de weerstand en kan worden gebruikt om onderwatervaartuigen te maken die verder onder water reizen met minder stroom.

Nebraska's met laser gemaakte oppervlakken verbeteren ook de warmteoverdracht, een belangrijk kenmerk in veel militaire en commerciële systemen.

Andere natuurlijke oppervlakken die door het team van Alexander zijn bestudeerd, zijn rozenblaadjes, kevers en mottenogen.

Rozenblaadjes zijn super hydrofoob, waardoor regenwater in parels afglijdt. Net als hun superhydrofiele tegenhangers, superhydrofobe oppervlakken verminderen de weerstand. Toepassingen zijn onder meer medische benodigdheden die vloeistoffen afstoten en niet kunnen worden verontreinigd met bloed of andere vloeistoffen, antibacteriële metalen voor gewrichtsvervanging, het verminderen van ijsafzetting op verkeerslichten en hoogspanningslijnen, en verbetering van condensorwarmtewisselaars, inclusief die worden gebruikt om water in de ruimte terug te winnen.

Het team van Alexander werkt samen met NASA aan het verbeteren van de warmtewisselaars. Het werk heeft het potentieel om plannen voor verre ruimtereizen te bevorderen, inclusief missies naar Mars.

Exoskeletten van kevers die in woestijngebieden leven, hebben oppervlakken die - zoals haaienhuid - superhydrofiel zijn. Wanneer metalen oppervlakken die de kevers nabootsen dicht bij elkaar worden geplaatst, ze genereren een pomploze vochtafvoerende werking die vloeistof naar boven kan trekken (zie de geanimeerde gif hieronder).

"Het concept zou in (ontwikkelings)landen kunnen worden gebruikt om zonder elektriciteit water naar de oppervlakte te pompen, Alexander zei. het is dezelfde manier waarop Moeder Natuur het doet in bomen en planten."

Ontworpen om 's nachts rond te fladderen en detectie door roofdieren te voorkomen, mottenogen absorberen een breed spectrum van licht. Door die oppervlakte-eigenschappen op metaal te vertalen, het team maakt een antireflecterend metaal dat de efficiëntie van zonnepanelen verbetert en stealth-vliegtuigen moeilijker te volgen maakt.