Эффе́кт сальви́нии — удерживание тонкого воздушного слоя на иерархически структурированной поверхности, погруженной в воду.

Этимология

Эффект получил своё название от рода плавающих папоротников Сальви́ния (лат. Salvínia), 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 : , doi : , PMID , S2CID
• 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 Lufthülle für Schiffe – Können Schwimmfarn und Rückenschwimmer 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.
• "Salvinia Effect", Biomimetics: Bioinspired Hierarchical-structured Surfaces for Green Science and Technology (нем.) , Berlin/New York: Springer, pp. 179—186, 2012, ISBN 978-3-642-25407-9
• Konrad, Wilfried; Apeltauer, Christian; Frauendiener, Jörg; Barthlott, Wilhelm; Roth-Nebelsick, Anita (2009), "Applying methods from differential geometry to devise stable and persistent air layers attached to objects immersed in water", Journal of Bionic Engineering (нем.) , vol. 4, no. 6, pp. 350—356, doi : , S2CID
• S. Klein: Effizienzsteigerung in der Frachtschifffahrt unter ökonomischen und ökologischen Aspekten am Beispiel der Reederei Hapag Lloyd , Projektarbeit Gepr. Betriebswirt (IHK), Akademie für Welthandel, 2012.
• W. Baumgarten, B. Böhnlein, A. Wolter, M. Brede, W. Barthlott, A. Leder: Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf die Stabilität von Luft-Wasser Grenzflächen an biomimetischen, Luft haltenden Beschichtungen . In: B. Ruck, C. Gromke, K. Klausmann, A. Leder, D. Dopheide (Hrsg.): Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik . 22. Fachtagung, 9.–11. September 2014, Karlsruhe; (Tagungsband). Karlsruhe, Dt. Ges. für Laser-Anemometrie GALA e.V., ISBN 978-3-9816764-0-2 , S. 36.1–36.5 ( ).
• M. Rauhe: Salvinia-Effekt Gute Luft unter Wasser. In: LOOKIT. Nr. 4, 2010, S. 26–28.