University of Rochester araştırmacıları, Cybaeidae familyasından su örümceği (diving bell spiders) ve ateş karıncalarının yaptıkları sallardan ilham alarak, çok ileri derecede suyu iten bir metalik yapı geliştirmeyi başardı. Bu materyal bir diğer deyişle batmayı reddediyor. Ne kadar kuvvetle suyun altına itilse de, zarar görüp delinse de suyun derinliklerine gitmiyor.

Bu gelişme de doğal olarak akıllara şu soruları getirdi. Bu batmayan deniz taşıtlarının yapılmasını sağlayabilir mi? Giyilebilir bir ekipman yapılarak delinse dahi suyun üzerinde hareketi kolaylaştırabilir mi? Okyanusta deniz araştırmaları için uzun zaman zarar görmeyecek elektronik cihazların yapımında kullanılabilir mi?



Aynı üniversitede fizik profesörü olan Chunlei Guo öncülüğünde gerçekleştirilen keşif ile ilgili veriler ve bulgular ACS Applied Materials and Interfaces'te yayımlandı.

Guo'nun laboratuvarında, çığır açıcı bir teknik geliştirildi ve mevcut çalışmada da kullanıldı. Bu teknik kapsamında femtosaniye süreli lazerler geliştirilen materyale atılarak, (asit aşındırmasına benzer) bozunum yaratacak şekilde materyal yüzeyinde mikro ve hatta nano boyutta paternler yaratıp, bunların içine hava  sıkıştırılmasını sağlıyor. Böylelikle uygulamanın yapıldığı yüzey süper hidrofobik (sudan korkan veya suyu iten) bir özellik kazanıyor.

Bununla birlikte araştırmacılar bu yüzeylerin uzun süre suya maruz kaldıklarında suya atılıp bekletildiklerinde hidrofobik özelliklerini kaybettiklerini de keşfetti.



Yukarıda bahsedilen örümcek ve karıncalar ise bu aşamada devreye giriyor. Suyun altında ve/veya üzerinde çok uzun süreler hayatta kalabilen bu türlerin bunu nasıl yaptıklarını irdeleyen araştırmacılar, bu eklembacaklıların kapalı bir iç alanda hava hapsederek bunu başarmasından ilham aldı.

Argyroneta su örümcekleri örneğin, bir su altı odacığı inşa ederek ağlarından dalgıç hücresine benzer bir yapı oluşturuyor. Yüzeyde içinde hava bırakılan bu inşa, süper hidrofobik bacak ve karınlarının arasında suyun altına taşınıyor. Benzer bir biçimde ateş karıncaları da süperhidrofobik vücutlarının arasına hava hapsederek bir sal halini alacak şekilde bir arada yüzebiliyor.



İlginç bir ilham kaynağı olsa da işe yaradığı aşikâr olan bu  bakış açısı sayesinde, araştırmacıların makalelerinde de not düştüğü gibi kilit noktanın çok yüzeyli süper hidrofobik yüzeyler olduğu ortaya çıkmış oldu.

Eğer bir de bu alanların arasında daha büyük hava hacmi sağlanabilirse, gerçek hayatta kullanılabilecek ağır batmayan cihazlar ve araçların geliştirilmesi de bir hayal olmaktan çıkacak.

Guo'nun laboratuvarında da en büyük gelişme bu noktada sağlandı. Laboratuvarda geliştirilen birbirlerine bakacak şekilde iki yüzlü alüminyum tabakanın dış etkenlerden ve abrasyon (aşınma) etkisinden korunacak şekilde aralarındaki mesafe belirlendi. Bu mesafenin optimum olarak yüzeyi suyun üzerinde tutacak veya ne olursa olsun suyun yüzeyine çıkaracak şekilde içinde hava barındırmasına yetecek kadar olmasına ve tam da bu kadar olmasına çalışıldı.

Bu temel mantık aslında ileride muhtemelen olan bir batmayan gemi de, kompartıman büyüklüğünü belirlemek ile benzer bir süreç diyebiliriz.

İki ay boyunca suyun altında tutulsa da serbest bırakıldıklarında hızla suyun üzerine çıkan yüzeylerin aşındırılıp delinse dahi bu özelliklerini koruduğu görüldü. Çünkü hava hala sağlam kalan kısımların arasında kalan boşlukta bulunmaya devam edebiliyordu.

 

Aşındırma sürecinin ise, çalışmada alüminyum kullanılmış olsa da herhangi bir materyal veya metale uygulanabileceği belirtildi.



Aşındırma tekniğini uygulamaya alan araştırmacılar neredeyse bir tane bir ince bir inç alanı bir saate yakın zamanda patern edebildi. Daha hızlı tarama ve yedi kat daha güçlü lazerler ile bu sürenin çok daha azaltılabileceği ve ölçeğin büyütülebileceğini söylemek çok zor değil.