Belægning til metaller heler hurtigt over ridser og skrammer for at forhindre korrosion

Det er svært at tro, at en lille revne kan nedbryde en gigantisk metalkonstruktion. Men nogle gange falder broer sammen, rørledninger går i stykker og skrog løsner sig fra fly på grund af svær at opdage korrosion i små revner, ridser og buler.

Et team fra Northwestern University har udviklet en ny belægningsstrategi for metal, der helbreder sig selv inden for få sekunder, når den ridses, skrabet eller revnet. Det nye materiale kunne forhindre disse små defekter i at blive til lokal korrosion, hvilket kan få større strukturer til at mislykkes.

"Lokaliseret korrosion er ekstremt farlig, "sagde Jiaxing Huang, der ledede forskningen. "Det er svært at forhindre, svært at forudsige og svært at opdage, men det kan føre til katastrofalt svigt. "

Når den er beskadiget af ridser og revner, Huangs patentsøgte system flyder let og genopretter for hurtigt at helbrede lige foran øjnene. Forskerne demonstrerede, at materialet kan helbrede gentagne gange - selv efter at have ridset det nøjagtig samme sted næsten 200 gange i træk.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag (28. januar) i Forskning , den første Science Partner Journal, der for nylig blev lanceret af American Association for the Advancement of Science (AAAS) i samarbejde med China Association for Science and Technology (CAST). Huang er professor i materialevidenskab og teknik i Northwestern's McCormick School of Engineering.

Mens der allerede findes et par selvhelbredende belægninger, disse systemer fungerer typisk for nanometer- til mikronstørrelse. At udvikle en belægning, der kan helbrede større ridser i millimeterskalaen, Huang og hans team så til væske.

"Når en båd skærer gennem vand, vandet går sammen igen, "Sagde Huang." 'Snittet' heler hurtigt, fordi vand flyder let. Vi blev inspireret til at indse, at væsker, såsom olier, er det ultimative selvhelbredende system. "

Men almindelige olier flyder for let, Huang bemærkede. Så han og hans team havde brug for at udvikle et system med modstridende egenskaber:flydende nok til at flyde automatisk, men ikke så flydende, at det drypper af metalets overflade.

Teamet mødte udfordringen ved at oprette et netværk af lette partikler - i dette tilfælde grafenkapsler - for at tykke olien. Netværket reparerer oliebelægningen, så det ikke drypper. Men når netværket er beskadiget af en revne eller ridse, det frigiver olien til hurtigt at flyde og tilslutte igen. Huang sagde, at materialet kan laves med enhver hul, let partikel - ikke kun grafen.

"Partiklerne immobiliserer i det væsentlige oliefilmen, "Sagde Huang." Så det forbliver på plads. "

Belægningen klistrer ikke kun, men det klistrer godt - selv under vandet og i hårde kemiske miljøer, såsom syrebade. Huang forestiller sig, at det kunne males på broer og både, der naturligt er nedsænket under vandet samt metalstrukturer nær lækage eller spildte stærkt ætsende væsker. Belægningen kan også modstå stærk turbulens og holde sig til skarpe hjørner uden at rokke. Når den børstes på en overflade fra undervandet, belægningen fortsætter jævnt uden at fange små luftbobler eller fugt, der ofte fører til huller og korrosion.