Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Эффект сальвинии — удерживание тонкого воздушного слоя на иерархически структурированной поверхности, погруженной в воду.
Содержание
Этимология
Эффект получил своё название от рода плавающих папоротников Сальвиния (лат. Salvnia), растений семейства Сальвиниевые (Salviniaceae).
Описание
Основываясь на биологических моделях биомиметические поверхности листьев Salvinia используются в качестве покрытий для снижения гидродинамического сопротивления сопротивления (до 30 % на первых прототипах). При нанесении на корпус судна такое покрытие позволит судну плавать на воздушном слое, что снижает гидродинамического сопротивления, что влечёт уменьшение потребления энергии и вредных выбросов.
Такие поверхности требуют сильно водоотталкивающей сверхгидрофобной поверхности и структуры упругих волосков миллиметрового размера для удерживания воздуха при погружении.
Три из десяти известных видов Salvinia обладают парадоксальной химической структурой поверхности листьев: гидрофильные кончики волосков и сверхгидрофобные поверхности листьев растений. Это свойство дополнительно стабилизируют воздушный слой на поверхности листьев.
История
Эффект сальвинии был обнаружен биологом и ботаником Вильгельмом Бартлоттом из Боннского университета и его коллегами, и с 2002 года был исследован у нескольких видов растений и животных.
Публикации и патенты на эту тему были опубликованы в период с 2006 по 2016 год. Лучшими биологическими моделями являются плавающие папоротники (Salvinia) с очень сложными иерархически структурированными поверхностями, покрытыми ворсинками, и у клопов рода Гладыши (например, рода Notonecta) со сложной двойной структурой волосков (setae) и микроворсинок (microtrichia).
Литература- Barthlott, Wilhelm; Schimmel, Thomas; Wiersch, Sabine; Koch, Kerstin; Brede, Martin; Barczewski, Matthias; Walheim, Stefan; Weis, Aaron; Kaltenmaier, Anke; Leder, Alfred; Bohn, Holger F. (2010), The Salvinia Paradox: Superhydrophobic Surfaces with Hydrophilic Pins for Air Retention Under Water, Advanced Materials (нем.), vol. 22, no. 21, pp. 2325–2328, Bibcode:2010AdM....22.2325B, doi:10.1002/adma.200904411, PMID 20432410, S2CID 205236244
- P. Ditsche-Kuru, M. J. Mayser, E. S. Schneider, H. F. Bohn, K. Koch, J.-E. Melskotte, M. Brede, A. Leder. M. Barczewski, A. Weis, A. Kaltenmaier, S. Walheim, Th. Schimmel, W. Barthlott: Eine Lufthlle fr Schiffe – Knnen Schwimmfarn und Rckenschwimmer helfen Sprit zu sparen? In: A. B. Kesel, D. Zehren (ed.): Bionik: Patente aus der Natur 5. Bremer Bionik Kongress. A. B. Kesel & D. Zehren. Bremen 2011,Seiten 159–165.
- S. Klein: Effizienzsteigerung in der Frachtschifffahrt unter konomischen und kologischen Aspekten am Beispiel der Reederei Hapag Lloyd, Projektarbeit Gepr. Betriebswirt (IHK), Akademie fr Welthandel, 2012.
- W. Baumgarten, B. Bhnlein, A. Wolter, M. Brede, W. Barthlott, A. Leder: Einfluss der Strmungsgeschwindigkeit auf die Stabilitt von Luft-Wasser Grenzflchen an biomimetischen, Luft haltenden Beschichtungen. In: B. Ruck, C. Gromke, K. Klausmann, A. Leder, D. Dopheide (Hrsg.): Lasermethoden in der Strmungsmesstechnik. 22. Fachtagung, 9.–11. September 2014, Karlsruhe; (Tagungsband). Karlsruhe, Dt. Ges. fr Laser-Anemometrie GALA e.V., ISBN 978-3-9816764-0-2, S. 36.1–36.5 (Online).
- M. Rauhe: Salvinia-Effekt Gute Luft unter Wasser. In: LOOKIT. Nr. 4, 2010, S. 26–28.
|
|