微小的疏水性水蕨可以帮助船舶节省燃料

2020-09-10 1175蕨类

微小的疏水性水蕨可以帮助船舶节省燃料,水蕨类植物表面的毛发可以使船只的燃料消耗减少10%。这种植物具有罕见的能力,能在水下披上轻薄的空气裙。波恩大学、罗斯托克大学和卡尔斯鲁厄大学的研究人员现在在《高级材料》杂志上展示了蕨类植物是如何做到这一点的。其结果可用于建造新型减摩船体。

微小的疏水性水蕨可以帮助船舶节省燃料

水蕨类植物salvinia molesta是非常疏水的。如果它被浸没并随后被拔出,液体会立即滴下。之后它又完全干了。或者更准确地说,它从来没有真正湿过。因为蕨类植物被脆弱的空气包围着。这层防止植物与液体接触。即使潜水持续数周。

材料研究人员称这种行为为“超疏水”。这种特性对于许多应用都很有意义,比如快速干燥的泳衣或者仅仅是为了节省燃料的船只。同时,模仿自然构造超疏水表面是可能的。然而,这些“复制品”有一个缺点:它们上面形成的层太不稳定了。在流动的水中,它最迟在几个小时后就会消失。

来自波恩、罗斯托克和卡尔斯鲁厄的研究人员现在已经破译了水蕨用来固定其通风裙的技巧。多年来,人们已经知道在它的叶子表面有细小的拂状毛。这些是疏水的。它们把水保持在一定距离的环境中。

水被“钉在适当的地方”

但这只是问题的一个方面:“我们能够证明这些威士忌的最外层是亲水的,也就是说,它们喜欢水,”波恩大学的Wilhelm Barthlott教授解释道他们跳进周围的液体中,基本上每隔一段时间就把水固定在植物上。因此,位于它下面的空气层就不容易逃逸了。”

Barthlott教授是波恩Nees植物生物多样性研究所的负责人。在那里,实验开始了,今天与罗斯托克大学流体动力学系主任和卡尔斯鲁厄大学应用物理研究所一起继续进行。”卡尔斯鲁厄大学的Thomas Schimmel教授说:“在20年前解决了荷叶的自我清洁问题之后,发现了萨尔瓦多效应是仿生学领域最重要的新发现之一。”

全球节油率:1%

这是一个具有巨大技术潜力的启动。到目前为止,集装箱船一半以上的推进能量是通过船体上的水摩擦而损失的。根据研究人员的估计,有了空气层,这种损失可以减少10%。由于船舶是巨大的燃料消耗者,总的影响将是巨大的。”“微小的疏水性水蕨可以帮助船舶节省燃料,也许全世界百分之一的燃料消耗可以通过这种方式节省,”巴特洛特教授的预测是罗斯托克大学的阿尔弗雷德·莱德教授也表示赞同。

引用

University of Bonn. "Tiny hydrophobic water ferns could help ships economize on fuel." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 May 2010. www.sciencedaily.com/releases/2010/05/100504095104.htm.

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