Supercomputermodeller beskriver chlorids rolle i korrosion

Forskere har studeret klorids ætsende virkninger på forskellige materialer i årtier. Nu takket være højtydende computere på San Diego Supercomputer Center (SDSC) ved UC San Diego og Texas Advanced Computing Center (TACC), detaljerede modeller er blevet simuleret for at give ny indsigt i, hvordan chlorid fører til korrosion på strukturelle metaller, resulterer i økonomiske og miljømæssige konsekvenser.

Udført af et team fra Oregon State University's (OSU) College of Engineering, en undersøgelse, der diskuterer denne nyfundne information, blev offentliggjort i Materialer Nedbrydning , -en Natur partner journal.

"Stål er de mest udbredte strukturelle metaller i verden, og deres korrosion har en alvorlig økonomisk, miljø, og sociale konsekvenser " sagde studie medforfatter Burkan Isgor, en OSU civil- og anlægsingeniør professor. "Forståelse af processen med, hvordan beskyttende passive film nedbrydes, hjælper os med at specialdesigne effektive legeringer og korrosionsinhibitorer, der kan øge levetiden for strukturer, der er udsat for kloridangreb."

Isgor arbejdede tæt sammen med OSU School of Engineering kollega Líney Árnadóttir samt kandidatstuderende Hossein DorMohammadi og Qin Pang om gennemførelsen af ​​undersøgelsen. Som lektor i kemiteknik, Árnadóttir sagde, at hendes arbejde ofte bruger beregningsmetoder til at studere kemiske processer på overflader med anvendelser i materialenedbrydning.

"Vi samarbejder ofte med eksperimentelle grupper og bruger eksperimentelle overfladevidenskabelige værktøjer til at komplementere vores beregningsmetoder, "sagde hun." Til denne undersøgelse stolede vi på tildelinger fra National Science Foundation's (NSF) Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), så vi kunne bruge Comet og Stampede2 til at kombinere forskellige beregningsanalyser og eksperimenter, der anvender grundlæggende fysik- og kemitilgange til et anvendt problem med potentielt stor samfundsmæssig indflydelse. "

OSU -teamet brugte en metode kaldet densitetsfunktionel teori (DFT) til at undersøge det strukturelle, magnetiske, og elektroniske egenskaber for de involverede molekyler. Deres simuleringer blev også bekræftet af andre ved hjælp af reaktiv molekylær dynamik (Reax-FF MD), hvilket gjorde det muligt for dem nøjagtigt at modellere de kemibaserede nanoskalaprocesser, der fører til klorid-induceret nedbrydning af passive jernfilm.

"Modellering af nedbrydning af oxidfilm i komplekse miljøer er beregningsmæssigt meget dyrt, og kan være upraktisk selv på en lille lokal klynge, "sagde Isgor." Ikke alene gør Comet og Stampede2 det muligt at arbejde på mere komplekse, mere realistisk, og industrielt relevante problemer, men også disse højtydende computere lader os gøre det inden for en rimelig tidsramme, flytte viden fremad. "