Napęd pochodzący od napięcia powierzchniowego

Małą łódkę o własnym napędzie zasilanym łatwolotnymi surfaktantami skonstruowali naukowcy z Finlandii. Surfaktant modyfikuje napięcie powierzchniowe cieczy, w której łódka płynie, co powoduje powstanie gradientu napięcia powierzchniowego, który wprawia w ruch obiekt.

Napęd generowany przez gradient napięcia powierzchniowego nazywany jest napędem Maragoniego. W przyrodzie mechanizm ten stosuje do nagłego przyśpieszania insekt o nazwie Micovelia , co pomaga mu w ucieczce przed drapieżnikami. Efekt Maragoniego wykorzystywano już do budowy małych łódek „kamforowych" lub „mydłowych", jednak pojazdy te pokonywały mały dystans i do poruszania wymagały specjalnych kanałów.

Zespół naukowców z Aalto University w Finlandi zaprojektował łódkę zbudowaną z lekkiej membrany na bazie nanocelulozowego aerożelu, która jest nieprzepuszczalna dla wody i olejów, ale pozwala na transport gazowych surfaktantów. Napędem do łódki został etanol, który umieszczono w małym zbiorniku z tyłu łódki. Etanol skapuje na bawełnianą chustkę, z której dyfynduje do membrany i obniża napięcie powierzchniowe pod łódką powodując jej ruch. Łódka nie jest sterowana, w związku z czym porusza się ruchem kolistym. Etanol stosunkowo szybko wyparowuje z powierzchni wody co powoduje, że łódka trafiając na to samo miejsce na wodzie nadal może zmieniać jej napięcie powierzchniowe. Wszystko to odbywa się przy zużyciu minimalnych ilości surfaktanta.

Łódka w ciągu 54 minut ruchu z prędkością 2cm/s zużyła tylko 25 mikrolitrów paliwa. Aby zaprezentować uniwersalność napędu do zasilania użyto również pentanu i oleju parafinowego. Pojazd ten jest przykładem połączenia innowacyjnej technologii materiałowej oraz fundamentalnych praw fizyki dotyczących napięcia powierzchniowego. Odkrycie to można wykorzystać do stworzenia nowego typu napędu, także dla mikroskopijnych obiektów.

(pj)