Исследователи из Университета Райса в Хьюстоне недавно разработали противокоррозионное, самовосстанавливающееся покрытие для стали.
Разработка основана на исследованиях, проведенных Пуликелем Аджаяном, ученым из лаборатории материалов Райса, который изначально создал соединение, содержащее серу и селен, и, как было показано, является более изолирующим, чем большинство эластичных материалов, и более гибким, чем большинство диэлектриков.
“Еще до того, как мы впервые сообщили об этом материале, мы искали больше областей применения”, — говорит материаловед Мухаммад Рахман, главный исполнитель исследования и доцент материаловедения и наноинженерии Инженерного факультета Джорджа Р. Брауна. “Поэтому мы подумали, давайте опустим его в соленую воду и посмотрим, что будет”.
Эксперимент, опубликованный в Advanced Materials, был проведен совместно с учеными из Горно-технологического университета Южной Дакоты.
Легкий серно-селеновый сплав “сочетает в себе лучшие свойства неорганических покрытий, таких как цинковые и хромовые, которые препятствуют образованию влаги и ионов хлора, но не сульфатвосстанавливающих биопленок, и полимерных покрытий, которые защищают сталь в абиотических условиях, но подвержены микробиологической коррозии”.
Ученые в течение месяца выдерживали в морской воде небольшие пластины из мягкой стали с покрытием и из обычной углеродистой стали. Согласно полученным данным, на стали с покрытием не было обнаружено никаких изменений и обесцвечивания, в то время как оголенная сталь покрылась ржавчиной.
В течение 30 дней эти образцы также подвергали воздействию планктона и биопленок, имитируя воздействие сульфатвосстанавливающих бактерий, ускоряющее коррозию. Расчетная эффективность ингибирования для данного покрытия составляла 99,99%.
Согласно данным, состав показал хорошие результаты по сравнению с коммерческими покрытиями аналогичной толщины (около 100 микрон).
“В довершении всего мы обнаружили, что вязкоупругое покрытие самовосстанавливается”, — говорит Райс, аспирант и соавтор М.А.С.Р. Саади.
“Если надавить на сплав, он восстанавливается”, — говорит Рахман. “Чтобы ускорить восстановление, мы используем тепло. Но со временем большинство толстых образцов восстанавливается самостоятельно”.
Чтобы проверить способность к самовосстановлению, ученые разрезали пленку пополам и поместили половинки на плиту. Кусочки пленки соединялись примерно через 2 минуты при нагревании до 70 C (158 F) и могли складываться почти как исходная пленка. Точечные дефекты были устранены при нагревании до 130 C (266 F) в течение 15 минут.
“Основная цель — это структура, но нам известно, что электронная промышленность сталкивается с аналогичными проблемами с коррозией”, — говорит Аджаян. “Перспективы есть”.
Исследование проводится при поддержке Национального научного фонда и НАСА.
