Антикорозійність, що самовідновлюється

Антикорозійне покриття з графену, що самовідновлюється
Антикорозійність з графену, що відновлюється

Складно повірити, але навіть найкрихітніші тріщини в металі одного разу можуть призвести до руйнування цілих конструкцій. І далеко за прикладами ходити не потрібно: мости, що падають, трубопроводи, що прориваються та багато інших катастрофічних наслідків нерідко є дією корозії, що утворилася в крихітних тріщинах, подряпинах і вм’ятинах, які не завжди можна виявити. Найбільш поширеним методом боротьби з корозією є нанесення захисного покриття на поверхню металу. Проблема в тому, що з руйнуванням цього покриття втрачається і його ефективність.

Група вчених з Північно-Західного університету під керівництвом Цзясин Хуанга розробила покриття для металу, здатне при пошкодженні самовідновлюватися за лічені секунди, запобігаючи перетворенню цих ледь помітних дефектів в локальну корозію, що в свою чергу може призвести до обвалення всієї конструкції. Новий матеріал стійкий до екстремальних умов навколишнього середовища і його можна наносити навіть під водою.

«Локальна корозія дуже небезпечна. Її складно передбачити, запобігти і виявити, і вона здатна привести до катастрофічних наслідків», – каже Цзясин Хуанг.

За словами розробників, їх запатентоване покриття забезпечене оптимальними властивостями плинності і можливостями самовідновлення. В ході експериментів дослідники продемонстрували, що покритий цією речовиною метал 200 разів відновлював свою структуру після повторюваних пошкоджень і в розчині соляної кислоти не піддався корозії. Про нову розробку повідомляється в статті журналу Research. Коротка інформація про дослідження опублікована в прес-релізі на сайті Північно-Західного університету.

На ринку вже існує кілька варіантів покриттів, що самовідновлюються, але всі вони, відзначають дослідники, здебільшого годяться для відновлення пошкоджень розміром не більше декількох нанометрів. Для вирішення питання більших пошкоджень розміром в кілька міліметрів вчені звернулися до властивостей рідини.

«Після того як човен розрізає водяну гладь, рідина відновлює свій початковий стан. Водяний розріз швидко «заживає» завдяки плинності води. Ми вирішили, що найбільш ефективною основою для самовідновлення покриття буде саме рідина, тому використали силіконову олію – полімеризований силоксан», – коментує Хуанг.

Вчений додає, що низька в’язкість дозволяє матеріалу швидко відновлюватися, проте такі рідини погано утримуються на поверхні металу. Занадто в’язкі покриття або зовсім не здатні відновлюватися, або роблять це дуже повільно. Можливість поєднати ці дві суперечливі властивості в новому покритті дозволила комбінація з силіконової олії (яка відповідає за плинність покриття) і мікрокапсули з відновленого оксиду графену, які відповідають за в’язкість речовини. Графенові мікрокапсули, вбираючи олію, утворюють пов’язану структуру. При її порушенні, олія виступає з капсули і відновлює зв’язки між пошкодженням. За словами Хуанга, вони вирішили використовувати графен, але в якості сполучної речовини підійдуть будь-які легкі частинки.

Автори винаходу відзначають, що навіть невелика концентрація сполучних часток здатна значно підвищити в’язкість олії – п’ять масових відсотків мікрокапсул збільшили її в тисячу разів. Частинки не обтяжують рідину, тож вона не стікає навіть з вертикальної поверхні. Її можна наносити на поверхню з будь-якою геометрією і навіть у воді, не захоплюючи при цьому бульбашки повітря або самої рідини. Крім того, стійкість олії з графеновими мікрокапсулами до механічних пошкоджень перевірили також в кислоті. Її ефективність виявилася на такому ж високому рівні.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*