Hi-Tech

Ученые создали из графена самовосстанавливающееся антикоррозийное покрытие

Однако далеко за примерами ходить не нужно – падающие мосты, прорывающиеся трубопроводы и многие другие катастрофические последствия нередко являются действием коррозии, образовавшейся в крошечных трещинах, царапинах и вмятинах, которые очень сложно обнаружить. Сложно поверить, что даже самые крошечные трещины в металле однажды могут приводить к разрушению целых конструкций. Проблема в том, что с нарушением этого покрытия теряется его эффективность. Наиболее распространенным методом борьбы с коррозией является нанесение защитных покрытий, изолирующих поверхность металла от разрушающего воздействия окружающей среды.

Новый материал устойчив к экстремальным условиям окружающей среды и его можно наносить даже под водой. Группа ученых из Северо-Западного университета под руководством Цзясина Хуанга разработала покрытие для металла, способное при повреждении самовосстанавливаться за считанные секунды, предотвращая превращение этих едва заметных дефектов в локальную коррозию, которая в свою очередь может привести к обрушению всей конструкции.

Ее сложно предсказать, предотвратить и обнаружить, но она способна привести к катастрофическим последствиям», — говорит Цзясин Хуанг. «Локальная коррозия очень опасна.

В ходе экспериментов исследователи продемонстрировали, что покрытый этим веществом металл 200 раз восстанавливал свою структуру после повторяющихся повреждений и не подвергся коррозии в растворе соляной кислоты. По словам разработчиков, их запатентованное покрытие обладает наиболее оптимальными свойствами текучести и возможностями самовосстановления.

Краткая информация об исследовании опубликована в пресс-релизе на сайте Северо-Западного университета. О новой разработке сообщается в статье журнала Research.

Для решения вопроса более крупных повреждений размером в несколько миллиметров ученые обратились к свойствам жидкости. На рынке уже существует несколько вариантов самовосстанавливающихся покрытий, но все они, отмечают исследовали, как правило годятся для восстановления повреждений размером не больше нескольких нанометров.

«Разрез» быстро «заживает» благодаря свойству текучести воды. «После того как лодка «разрезает» водную гладь, жидкость восстанавливает свое изначальное состояние. Мы решили, что наиболее эффективной основной для самовосстанавливающегоя покрытия будет именно жидкость, поэтому решили использовать силиконовое масло (полимеризованный силоксан)», — комментирует Хуанг.

Слишком вязкие покрытия либо совсем не способны восстанавливаться, либо делают это очень медленно. Ученый добавляет, что низкая вязкость позволяет материалу быстро восстанавливаться, однако такие жидкости плохо удерживаются на поверхности металла. Графеновые микрокпсулы, впитывая масло, образуют связанную структуру. Возможность совместить эти два противоречивых свойства в новом покрытии позволила комбинация из силиконового масла (отвечает за текучесть) покрытия и микрокапсул из восстановленного оксида графена, которые отвечают за вязкость вещества. По словам Хуанга, они решили использовать графен, но в качестве связующего вещества подойдут любые легкие частицы. При ее нарушении, масло выходит из капсул и восстанавливает связи между повреждением.

Частицы не утяжеляют жидкость, поэтому она не стекает даже с вертикальной поверхности. Авторы изобретения отмечают, что даже небольшая концентрация связующих частиц способна значительно повысить вязкость масла — пять массовых процентов микрокапсул увеличили ее в тысячу раз. Кроме того, устойчивость масла с графеновыми микрокапсулами к механическим повреждениям проверили также в кислоте. Ее можно наносить на поверхность с любой геометрией и даже в воде, не захватывая при этом пузырьки воздуха или самой жидкости. Его эффективность оказалась на таком же высоком уровне.

Обсудить разработку можно в нашем Telegram-чате.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть