美国“永不沉没”的金属管，强制按进水中还能浮起来吗？

作者：洞拐 | 科工自媒体博主

据科技日报1月28日报道，美国罗切斯特大学研究出一种“永不沉没”的金属管，无论在水中浸泡多长时间，或遭受多大损坏，都能保持漂浮状态。比较新奇的是，美国这个“永不沉没”的金属管，它的密度并不比水小。它能够浮在水面，靠的是材料表面的超疏水性，原理与水黾相似。

但这个金属管的技术又不完全等同于水黾。它通过在金属管表面刻蚀出微米和纳米级坑洞，使其表面具备超疏水性，而当金属管进入水中时，管内会形成稳定气泡，最终靠浮力浮在水面上。所以更恰当的比喻是潜水钟蜘蛛而不是水黾，因而也并不像水黾一样只有在水面才能漂浮，而是像潜水钟蜘蛛一样潜入水中也可以浮起来。按照科技日报的说法，“当经过处理的管子进入水中时，超疏水表面会在管内形成稳定的气泡，从而防止管道被水浸泡并沉入水中。”

为了维持气泡稳定性，研究人员还在管子中间加入了隔板，这样即使管子垂直推进水中，气泡也能保持在管内。所以这个“永不沉没”的金属管，是“超疏水表面”和“气泡”在共同起作用，不是单纯的“超疏水浮力”。同时它也不是单纯的对“水黾”的仿生，甚至不是单纯的对“潜水钟蜘蛛”的仿生，而是对“潜水钟蜘蛛+竹子”的双重仿生。金属管中间加隔板这个操作，模仿的就是竹子。所以这个金属管的用途之一，就是多根金属管拼成浮筏，像竹筏一样飘在水面。

那对此我们就有一个疑问，如果把这个金属管强制按入水中，按多深它会失去浮力。首先在深海肯定是不行的，比如马里亚纳海沟那样的地方，因为压力太大，气泡形成都很困难，所以这个金属管也够呛。那在浅水中，在气泡有条件存在的水中，这个金属管还能飘起来吗？

按我个人的理解，这个金属管并不是靠结构，在内部形成了带气泡的空腔。若如此，那就不可能“遭受多大损坏，都能保持漂浮状态”。所以金属管表面的气泡，应该是由超疏水结构产生的、尺寸在微米级的小气泡。而中间隔板导致的“宏观气泡”，只是维持垂直入水时的稳定，并不是浮力的根本来源。所以这个金属管的入水深度，只要压力不大到可以压破微米级气泡的程度，应该都能浮起来。

当然能破坏气泡的不止是水压，如果我把这个管子按入水中，然后用手或其他工具把内外表面的气泡都破坏掉，那它应该就沉底了。我想这也是它要做成管状的原因，因为做成管状后，内部的微气泡就不容易受到破坏，可以保持金属管的浮力。

可惜的是，根据公开报道，科研人员似乎并未做针对性的水深测试。目前在自然入水情况下，金属管都能漂浮，估计这个深度可能不超过1米。而根据该金属管可用于船只的说法，船只的吃水深度一般也在米级，所以我估计这个管子在10米以内上浮应该没有问题。

不过这也是该材料危险的地方，它可能存在一个临界深度：在临界深度以上，它可以稳定上浮；而一旦到临界深度以下，随着水压把气泡压破，浮力可能会瞬间丧失。所以如果用这种材料做潜水器，危险度还是非常高的，它的场景还是留在水面上好。

不过美国这个“永不沉没”的金属管，确实开拓了我们的思路。传统浮力材料的制造，一般是通过降低材料密度，来让其在水中上浮，相当于在材料内部做文章；而美国这个金属管，它做的是“表面功夫”，通过表面与水相互作用产生的气泡，来“外部性”地降低密度，进而上浮。

沿着这个思路，哪怕在气泡无法稳定存在的深海里，只要能让材料表面与海水作用，生成密度更小的东西，那原则上就能适用于深海。也许美国这个“永不沉没”的金属管做潜水器不合适，但保不齐将来哪个国家做出的金属管，就能用于深海潜水器了。

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