Как построить самодвижущуюся лодку, которой не нужен двигатель

Как построить самодвижущуюся лодку, которой не нужен двигатель

 Роман Иванов 

Вновь и вновь человек пытается доказать, что он не слабее природы. Небольшие водяные насекомые научились использовать градиент поверхностного натяжения воды, дабы с высокой скоростью передвигаться по её поверхности, спасаясь от неожиданно возникшей опасности.

В середине XIX века итальянский физик Карло Марангони обнаружил, что капли, находящиеся на поверхности жидкости с неоднородным распределением коэффициента поверхностного натяжения, начинают смещаться в ту область, где значение этой величины имеет максимум. Это явление получило название эффекта Марангони. И вот теперь финские учёные из Университета Аальто и их коллеги из Израильского технологического института попробовали подчинить воле человека и это «природное явление», доказав, что использовать его могут не только насекомые, но и полностью искусственные объекты.

Исследователи создали микролодку, которая применяет для своего движения спирт, выступающий в роли летучего поверхностно-активного вещества. Хотя двигатель такому «самобеглому» аппарату не нужен, спирт всё же может рассматриваться в качестве своеобразного топлива, которое расходуется в процессе движения.

Схема проведённого эксперимента с мембраной-лодочкой и спиртом в качестве топлива. Эффект Марангони в действии и новом обличье! (Иллюстрация RCS.)

Итак, чтобы добиться желаемого, остроумные авторы сконструировали лодку, корпус которой представляет собой мембрану из наноцеллюлозного аэрогеля. Этот удивительный материал является одновременно супергидрофобным и суперолеофобным — а значит, допускает использование лодки как на водной глади, так и на поверхности углеводородов. Пары таких органических соединений (скажем, этилового спирта) вполне способны проходить сквозь наноцеллюлозную мембрану.

Как и полагается, на корме лодки разместился крохотный резервуар с этанолом (бак с горючим!). Спирт, медленно испаряясь, проникает сквозь мембрану-лодку, снижая поверхностное натяжение воды прямо под кормой и создавая градиент поверхностного натяжения, который и толкает лодочку вперёд, согласно описанному выше эффекту Марангони.

По словам авторов работы, микролодка сохраняла способность двигаться в течение 54 минут со скоростью 2 см/с, истратив на это всего 25 микролитров топлива.

Дополнительные подробности о необычном самодвижущемся объекте можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Chemical Science.