研究人员利用激光制备“仿生”金属表面

研究助理教授Craig Zuhlke（左）和研究生研究助理Aaron Ediger，亲眼见证了激光对部分金属样本进行修改。这项由内布拉斯加州Dennis Alexander主导的研究正在修整金属表面来模仿生物表面的特性，其中包括鲨鱼皮。该研究主要面向国防和工业用途。 图片来源：Troy Fedderson | University Communication

鲨鱼皮经过了4.5亿年的进化，形成了一种近乎完美的结构，可以帮助鲨鱼毫不费力地在水中游动。

由Dennis Alexander领导的内布拉斯加大学林肯分校的研究小组正在努力将这种进化优势以及其他大自然母亲的作品转化为金属表面。最终，这项工作将赋予金属生物特性，使其可用于国防和工业用途。

“我们的结构对军队、波音和美国宇航局将会非常重要，”Alexander，电气和计算机工程的Kingery教授说。 “我们将在恶劣的环境中使用这些表面从而测试这些结构，但如果没有金属表面我们将无法实现功能化。”

团队使用极短脉冲激光脉冲只持续一小段时间来改变金属表面。改变激光角度和其他参数可以生产出模仿自然的表面。

通过将鲨鱼皮的微观结构复制到金属上，研究团队创造了一种超亲水或吸水的材料。这种属性可减少阻力，用于创建潜水艇，消耗更少的能量进入更深更远的水下。

仿鲨鱼皮制造生物金属样品在放入烧杯中时会排斥水。 有朝一日，改性金属可用于制造潜水器，使其能更有效地在水中行进。 图片来源：Troy Fedderson | University Communication

内布拉斯加大学激光制造的表面也改善了材料的传热性能，材料的传热性能是许多军事和商业系统需要的材料重要特性。

Alexander团队还研究了其他天然表面包括玫瑰花瓣，甲虫和蛾眼等表面。玫瑰花瓣表面是超疏水的，落在玫瑰花表面的雨水会变成珠状滑落。与它们的超亲水对应物一样，超疏水表面可减少阻力。可应用于排斥液体且不会被血液或其他液体污染的医疗用品，用于关节置换的抗菌金属，减少交通信号灯和电力线上的积冰，以及改进冷凝器热交换器，还包括用于回收太空中水的器具。

模糊的水滴从一段用于传输电力的电线上滚下来。Dennis Alexander大的实验室正在进行一项项目，该项目将修改电力线电线，以防止降水。这项工作显将是减少电力线路上冰冻的希望。图片来源：内布拉斯加大学林肯分校

Alexander的团队正在与NASA合作改进热交换器。这项工作有可能推进深空旅行计划，其中包括去火星的任务。

生活在沙漠地区的甲虫外骨骼具有像鲨鱼皮一样的表面，具有超亲水性。当模仿甲虫的金属表面彼此靠近放置时，它们会产生一个可以向上吸取液体的无褶皱芯吸动作。

“这个概念可以用于（发展中）国家，在没有电的情况下将水泵送到地面，” Alexander说。 “基本上，它与大自然母亲在树木和植物中所做的一样。”

蛾眼设计为夜间飞行并避免被捕食者探测到，蛾眼吸收了广泛的光线。通过将这些表面特性转化为金属，该团队创造了一种抗反射金属，可提高太阳能电池板的效率，并使隐形飞机更难以跟踪。

Dennis Alexander 领导的研究正在创造模仿生物特性的金属表面。这里的金属具有与沙漠甲虫外骨骼相似的特征，从培养皿中吸水。这种技术以类似于树木和植物的根部的方式工作，最终可以用作世界上缺电的地区的供水系统。

原文来自phys，原文题目为：Researchers tap lasers to mimic shark skin, other natural surfaces，由材料科技在线汇总整理。