研究人员找到了一种方法，使普通铝管能够永久漂浮，即使长期浸没在水中或被戳出许多洞也不会下沉。通过改造金属表面使其疏水，铝管能够将空气困在内部，即使在恶劣条件下也能拒绝下沉。这项技术最终可能被放大应用于浮动平台、船舶，甚至是波浪能发电系统。
这项研究由光学和物理学教授、罗切斯特大学激光能量学实验室资深科学家郭春雷领导。郭春雷及其同事在发表于《先进功能材料》期刊的一项研究中详细阐述了这种新方法。他们的方法聚焦于通过蚀刻来改性铝管的内表面，从而制造出微观和纳米级的凹坑。这种经过纹理化处理的表面变得超疏水，能够强力排斥水分并保持干燥。
截留空气如何防止下沉
当一根经过处理的管子被放入水中时，其疏水的内部会捕获一个稳定的气穴。这个被截留的空气能防止水充满管子，从而避免管子变重而下沉。这个过程类似于在潜水钟蜘蛛（它们能将气泡带入水下）和火蚁（它们利用自身防水的身体形成漂浮筏）身上观察到的自然策略。
郭春雷表示："重要的是，我们在管子中间增加了一个隔板，这样即使你将管子垂直推入水中，气穴也能被截留在内部，管子就能保持漂浮能力。"
恶劣条件下的稳定性提升
郭春雷的研究团队于2019年首次展示了基于超疏水材料的漂浮装置。早期的设计依赖于两个密封在一起的防水圆盘来产生浮力。虽然有效，但圆盘在倾斜到极端角度时可能会失去漂浮能力。这种基于管子的新设计简化了结构，并提供了更强的稳定性，特别是在类似海洋环境的湍流条件下。
郭春雷说："我们在一些非常恶劣的环境中对其进行了测试，每次连续数周，发现它们的浮力没有任何下降。你可以在上面戳大洞，而且我们证明了，即使你用尽可能多的孔严重损坏这些管子，它们仍然能漂浮。"
从漂浮筏到可再生能源
研究人员展示，多个管子可以连接起来形成筏，这可以作为船舶、浮标或浮动平台的基底。在实验室测试中，团队试验了不同长度的管子，最长达到近半米。郭春雷表示，这种设计可以放大到足以支撑重物的尺寸。
除了交通和基础设施，团队还证明了由超疏水管子制成的筏可以从流动的水中捕获能量。这一能力表明，该技术在利用波浪发电方面具有潜在应用，为其可能性清单中增加了一项可再生能源应用。
该项目得到了美国国家科学基金会、比尔及梅琳达·盖茨基金会以及罗切斯特大学戈尔根数据科学与人工智能研究所的支持。