Забудьте про кислотні дощі: звичайна вода може знищити метал неочікуваним способом (фото)
Вода вже давно визнана серйозною загрозою для металу, особливо коли дощ, волога або морська вода потрапляють на відкриті поверхні. У новому дослідженні виявлено ще один фактор, який може посилити це пошкодження: краплі води можуть заряджатися електрикою під час руху по певних поверхнях.
Дослідники з'ясували, що ці заряджені краплі можуть пошкоджувати захисні покриття та спричиняти корозію, додаючи до механізмів руйнування металів процес, який раніше не брали до уваги. пише Sciece Alert.
Вчені з Інституту досліджень полімерів імені Макса Планка, дослідили, що відбувається, коли заряджені краплі води потрапляють на метал із покриттям. Спочатку команда дозволила краплям ковзати по поверхнях, зокрема по листю рослин, ПВХ, полістиролі та водовідштовхувальному кварцовому покритті.
Потім краплі вдарялися об мідь, покриту тонким шаром тефлону або полістиролу. Після тисяч ударів дослідники виявили дефекти у вигляді отворів у покритті та пошкодження міді під ним. Подібні ефекти спостерігалися також на золоті.
Електрично нейтральні краплі не спричиняли таких пошкоджень. Дослідники також продемонстрували, що корозія може виникати навіть тоді, коли заряджені краплі просто ковзають по поверхні з покриттям, без прямого удару.
Ключовий процес називається діелектричним пробоєм. Коли вода ковзає по ізолюючій поверхні, вона може набувати електричного заряду через контакт із матеріалом.
У ході експериментів краплі набували зарядів до приблизно 2 нанокулонів. Коли заряджена крапля наближалася до металу з покриттям, сильне електричне поле могло руйнувати частину ізолюючого покриття та передавати заряд на метал. Високошвидкісна зйомка показала, що заряджені краплі перед контактом набували конусоподібної форми, що відповідає інтенсивному електростатичному ефекту.
Експерименти виявили, що цей процес може пошкоджувати покриття товщиною в кілька мікрометрів. У одному з випробувань близько 50 000 заряджених крапель утворили на мідній фользі ділянку корозії розміром понад 1 міліметр. Дослідники виявили продукти корозії, зокрема оксид та хлорид міді. Заряджені краплі можуть утворюватися природним чином у хмарах, під час гроз, на океанських хвилях, у фонтанах і водоспадах, а також під час руху води по гідрофобних матеріалах.
Ці результати не означають, що звичайний дощ раптово зруйнує захищений метал. Експерименти проводилися в контрольованих лабораторних умовах, і дослідники зазначили, що потрібно провести додаткові дослідження, щоб визначити, наскільки важливу роль відіграє заряджена вода в реальних умовах.
Проте цей механізм може мати значення для будівель, суден, автомобілів, об'єктів культурної спадщини та промислових процесів, таких як електростатичне напилення та струменевий друк. Розуміння того, як заряджена вода пошкоджує покриття, може допомогти інженерам розробити захисні матеріали, стійкі до електричного пробою та повільної корозії.
Інші новини науки
- У Греції виявили металеві артефакти, які були створені за тисячі років до того, як люди навчилися виплавляти метал з руди. Ці загадкові знахідки, як виявилося, походять із космосу.
- Вчені здивувалися неочікуваній властивості арктичних грибів. Виявилося, що саме вони поглинають вуглець, який накопичується в океані.