Ученые из Университета Райса создали новый сплав с уникальным и разнообразным набором свойств, который может оказаться очень эффективным для защиты стали от коррозии. Новое покрытие не только предотвращает ржавление погруженных в воду слябов из обычной стали, но и является гибким и доказало свою способность к самовосстановлению при повреждении.
Новое антикоррозийное покрытие изготовлено из легкого серно-селенового сплава и, по мнению ученых-материаловедов, сочетает в себе желаемые качества имеющихся в настоящее время решений. Это означает способность блокировать влагу и хлор с помощью покрытий на основе цинка и хрома, способность защищать сталь в условиях, подобных морской воде, с помощью покрытий на основе полимеров, и способность отражать вызванную микробами коррозию.
Это было установлено в результате серии экспериментов, в первом из которых наблюдались небольшие слябы (англ. slab — плита, пластина, большой кусок) из обычной "мягкой" (низкоуглеродистой) стали, покрытые серно-селеновым сплавом и погруженные в морскую воду на месяц, а также стальной сляб без покрытия в качестве контроля. В то время как "голая" сталь значительно ржавела, сталь с покрытием не изменила цвет и оказалась очень устойчивой к окислению.
Затем ученые проверили его против сульфатредуцирующих бактерий, которые, как известно, значительно ускоряют коррозионные процессы. Образцы с покрытием и без покрытия подвергались воздействию планктона и биопленок, и снова сплав помог защитить сталь под ним. По словам ученых, покрытие обеспечивает «эффективность ингибирования коррозии» 99,99%.
Пожалуй, наиболее впечатляюще то, что команда обнаружила, что сплав обладает мощными самовосстанавливающимися свойствами. Когда его пленку разрезали пополам и два куска помещали рядом друг с другом на горячей плите, они преобразовывались в единую сгибаемую пленку в течение двух минут при нагревании до 70°C. Проколы также можно исправить, нагревая материал до 130°C в течение 15 минут, при этом затвердевший материал оказывается столь же эффективным для защиты стали, как и неповрежденные оригинальные покрытия.
«Если тыкнешь в сплав, он восстановится», - говорит автор исследования Мухаммад Рахман. «Если нужно быстро восстановить, мы помогаем ему с помощью тепла. Но со временем самые толстые образцы восстановятся сами по себе».
Аспирант Университета Райса наносит новое покрытие на кусок "мягкой" низкоуглеродистой стали. Фото: Jeff Fitlow/Rice University
Ученые считают, что новый сплав по своей природе является гибким не только в качестве защитного покрытия для стальной инфраструктуры в водной среде и вокруг нее, но и в гибкой электронике. В связи с этим они сообщают, что сплав является лучшим изолятором, чем большинство гибких материалов, а также более гибким, чем большинство изоляционных материалов. В настоящее время они продолжают экспериментировать с различными материалами, подходящими для различных типов стали, и исследуют различные методы нанесения покрытий.
«Первая цель - стальные конструкции, но мы знаем, что электронная промышленность сталкивается с некоторыми из тех же проблем с коррозией», - говорит автор исследования Пуликель Аджаян. «Есть возможности».
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Источник: Rice University
