Flytande ormbunke förvandlar fartyg till bränslesparare

Bionisk beläggning sägs hjälpa till att minska bränsleförbrukningen

Skanna elektronmikrografi av en droppe vatten på ett flytande ormbunke (färgat). Viskhåren är lätta att känna igen, liksom det hydrofila området i deras spets, med vilket de håller droppen. © Nees Institute, University of Bonn
läsa högt

En iögonfallande anläggning kan snart göra en karriär som miljöhjälpare: Det flytande ormhårets ythår för att hjälpa fartyg till tio procent lägre bränsleförbrukning. Växten har en sällsynt gåva att slå in under vatten i en lugn klänning av luft och hålla detta i månader. Forskare har nu klargjort hur ormbunken gör det.

Deras resultat kan vara användbara för konstruktion av nya lågfriktionsskrov, rapporterar forskarna från universiteten i Bonn, Karlsruhe och Rostock i det aktuella numret av tidningen "Advanced Materials".

Den simmande ormbunken Salvinia molesta är extremt vattentyg: Om du sänker ner den och sedan drar ut den igen, droppar vätskan omedelbart av den. Efter det är han helt torr igen. Eller snarare: han var aldrig riktigt våt. Eftersom ormbunken sjunker sig i vatten i en snygg klänning av luft. Detta lager förhindrar att växten kommer i kontakt med vätska. Och även med ett veckolångt dyk.

"Superhydrofobt" beteende

Materialforskare kallar detta beteende "superhydrofobt". Denna funktion är av intresse för många applikationer, såsom snabbtorkande badkläder eller bränsleeffektiva fartyg. Det är nu möjligt att konstruera superhydrofoba ytor modellerade på naturen. Dessa "repliker" har emellertid en nackdel: luftskiktet som bildas på dem är för instabilt. I rörligt vatten försvinner det efter några timmar.

Forskarna från Bonn, Rostock och Karlsruhe har nu upptäckt med vilket knep den simma ormbunken som hans luftiga klänning rymmer. Det har varit känt under några år att små små whiskets sitter på ytan av bladen. Dessa är hydrofoba: de håller vattnet i området på avstånd. display

Vatten är "häftat"

Men det är bara en sida av myntet: "Vi har kunnat visa att de yttersta spetsarna av dessa viskor är hydrofila, dvs. vattenälskande, " förklarar professor Wilhelm Barthlott från Nees Institute for Biodiversity of Plants vid University of Bonn. "De sänker ner i den omgivande vätskan och" tacklar "vattnet på anläggningen med jämna mellanrum. Det underliggande luftskiktet kan därför inte lätt fly ut. "

Nees-institutet inledde sina undersökningar, som fortsätter idag tillsammans med Institutionen för flödesmekanik vid University of Rostock och Institute of Applied Physics vid University of Karlsruhe, "Efter att ha upptäckt den självrenande effekten av lotusbladet för tjugo år sedan är upptäckten av Salvinia-effekten en av de viktigaste nya resultaten i bionik, " förklarar professor Thomas Schimmel vid universitetet Karlsruhe.

Världsbränsleekonomi: en procent

Och en med enorm teknisk potential: Hittills går mer än hälften av drivenergin bort genom friktion av vattnet på containerskipets skrov. Med ett luftlager kan denna förlust minskas med tio procent, enligt forskarna. Eftersom fartyg är enorma gasdrivare skulle den totala effekten vara enorm.

"Det kan förmodligen spara en procent av den globala bränsleförbrukningen", förutspår Barthlott. "Ytor som är modellerade på simbassängen kan revolutionera varvsindustrin", säger professor Alfred Leder vid University of Rostock.

(idw - University Bonn, 05.05.2010 - DLO)