تست عنوان
close
فدراسیون سرآمدان علمی ایران | اخبار | محافظت از خوردگی توسط اکسیدهای فلزی خود ترمیم شونده
متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۱/۱۹

تعداد بازدید : ۲۲۲

تعداد رای : ۱

محافظت از خوردگی توسط اکسیدهای فلزی خود ترمیم شونده

پژوهشگران یک لایه‌ی فوق نازکِ اکسید آلومینیوم یافتند که در عین جامد بودن، می‌تواند به جای ترک برداشتن مانند مایعات حرکت کند. پژوهشگران متوجه شدند که پوششِ حفاظت کننده‌ از جنس اکسید جامد فلزی، زمانی که به صورت لایه‌های فوق نازک بکار می‌رود (در نتیجه مانند مایعات تغییر حالت می‌دهد) ، می‌تواند تمام ترک‌ها و درزها را پر می‌کند.

این لایه‌‌ی پوششی فلزی برای جلوگیری از نشتِ مولکول‌های کوچک که می‌توانند از بیشتر فلزها عبور کنند کاربرد دارد. به عنوان مثال نشتِ گاز هیدروژن که در ماشین‌هایی که با سلول‌های سوختی کار می‌کنند و یا تریتیوم رادیواکتیو (حالت سنگین هیدروژن) که هسته‌ی داخلی نیروگاه‌های هسته‌ای را تشکیل می‌دهد مثالی از نشتِ این مولکول‌های کوچک هستند.

بیشتر فلزات به غیر از طلا زمانی که در مجاورت آب و هوا قرار می‌گیرند تمایل به اکسید شدن دارند. این واکنش باعث تولید زنگ آهن بر روی آهن، تیره شدنِ نقره و زنگ زدنِ مس و برنج می‌شود که این موارد می‌تواند باعث تضعیف شدن فلزات در طول زمان شده و منجر به بوجود آمدن ترک و شکست ساختاری شود. اما سه عنصر شناخته شده وجود دارد که اکسیدی تولید می‌کنند که لایه‌ای محافظتی در برابر اکسیداسیون بیشتر تشکیل می‌دهد: اکسید آلومینیوم، اکسید کروم و اکسید سیلیکون.

«جو لی» استاد مهندسی هسته‌ای در MIT و نویسنده‌ی اصلی این مقاله یافته‌های جدید را اینگونه توضیح می‌دهد «ما تلاش می‌کنیم که متوجه شویم که چرا اکسید سیلیکون و اکسید آلومینیوم اکسیدهای ویژه‌ای هستند که در مقابل خوردگی مقاومت می‌کنند.» این مقاله در مجله‌ی Nano Letters چاپ شده است.

این تیم تحقیقاتی از پیشرفته‌ترین تجهیزات برای بررسی سطح فلزاتی که با این اکسیدهای ویژه پوشیده شده بودند استفاده کرد تا دریابند زمانی که این فلزات در برابر اکسیژن و تنش قرار می‌گیرند چه اتفاقی روی می‌دهد. در حالی که میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری (TEM) به محفظه‌های خلاء نیاز دارند در این پژوهش از نوع ویژه‌ای از این میکروسکوپ‌ها که به TEMهای زیست‌محیطی معروفند (E-TEM) و در حضور گازهای دیگر می‌توانند کار کنند استفاده شده است. از این دستگاه برای بررسی فرایندی که به ترک خوردگی تنشی معروف است استفاده شده بود.

فلزاتی که تحت فشار و تنش هستند و در معرض بخارهای بسیار گرم قرار می‌گیرند اگر از آنها محافظت نشود می‌توانند به راحتی خورده شوند. حتی در حضور یک لایه‌ی جامد محافظ، ترک‌ها باعث عبور اکسیژن به سطح فلز و درون دانه‌های فلزی که مواد فلزی بالک را تشکیل می‌دهند می‌شود و این امر باعثِ شکست ساختاری و خوردگی‌های عمیقتری خواهد شد. بنابراین پژوهشگران به دنبال اکسیدی مایع-مانند و مقاوم به ترک هستند.

نتیجه این بود که مواد پوششی آلومینیوم اکسید فقط زمانی که به صورت بسیار نازک در حدود دو تا سه نانومتر تولید می‌شوند می‌توانند حالت مایع- مانند را حتی در دمای اتاق داشته باشند. به صورت سنتی باور عمومی بر این است که اکسیدهای فلزی شکننده هستند اما در این پژوهش به کمک E-TEM که فقط 10 عدد از آنها در دنیا وجود دارد دانشمندان دریافتند که اکسیدهای فلزی با ضخامت‌های نانومتری ویژگی‌های متفاوتی دارند. پژوهشگران متوجه شدند که آلومینیوم با پوشش اکسیدیِ خود، می‌تواند تا دو برابر طول خود بدون اینکه ترکی پیدا شود کشیده شود. لایه‌ی اکسیدی یک لایه‌ی یکدستِ سراسری تشکیل می‌دهد که از سطح محافظت می‌کند.

پوشش‌های خود ترمیم شونده به علت سطح نرم و پیوسته‌ و جلوگیری از بوجود آمدن ترک می‌توانند کاربردهای گوناگونی داشته باشند.

برای مشاهده این مقاله در سایت مجله Nano Letters لینک مقاله را کلیک نمایید.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)