211service.com
Metāla pārklājums, kas pats salabojas
Lidmašīnas, automašīnas un kuģi, kas nerūsē, ir pašdziedinošu krāsu pārklājumu un polimēru materiālu solījums. Tagad pētnieki pie Fraunhofera Ražošanas inženierijas un automatizācijas institūts un Duisburgas-Esenes universitāte Vācijā ir nākuši klajā ar metāla pārklājumu, kas pēc bojājumu gūšanas varētu pats sevi salabot.
Dziedinošie burbuļi : Mazas ar šķidrumu pildītas kapsulas, kuru platums ir daži simti nanometru, ir izkliedētas plānā galvanizētā metāla slānī. Kapsulas varētu piepildīt ar polimēriem, lai izveidotu metāla pārklājumus, kas paši sevi salabo.
Pašdziedinošo metālu var galvanizēt, kas paver pielietojumu celtniecībā, automašīnu ražošanā un citās nozarēs, kurās izmanto vai ražo tērauda mašīnas. (Uzgriežņi, skrūves un skrūves, kas izgatavotas no tērauda, kas ir jutīgs pret koroziju, jau ir galvanizētas ar nerūsējošiem metāliem, piemēram, cinku un hromu.)
Jaunais pārklājums ir aptuveni 15 mikrometrus biezs un satur polimēru kapsulas dažu simtu nanometru diametrā. Kad pārklājums ir saskrāpēts, kapsulām vajadzētu pārsprāgt un atbrīvot to saturu, kas var būt polimērs, kas spēj noslēgt plaisu, vai koroziju kavējoši šķidrumi.
Līdz šim pētnieki ir izgatavojuši nanokapsulu pārklājumus no metāliem vai sakausējumiem, tostarp vara, cinka un niķeļa. Principā vajadzētu būt iespējai tos izgatavot no jebkura metāla, ko var galvanizēt, saka Haralds Holečeks, Fraunhofera pētnieks, kurš bija iesaistīts darbā.
Lai gan Holečeks un viņa kolēģi vēl nav pierādījuši materiāla pašatveseļošanās īpašību, spēja iekļaut ar šķidrumu pildītas nanokapsulas galvanizētos slāņos ir nozīmīga, saka. Maikls Keslers , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Aiovas štata universitātē. Viņš saka, ka šis ir pirmais pašdziedinošais pārklājums, ko var galvanizēt. Priekšrocība ir tāda, ka galvanizācija ir plaši izmantots rūpniecisks process.
Šķidrumu nanokapsulās var pielāgot dažādiem mērķiem. Piemēram, lodīšu gultņu apšuvuma kapsulas var piepildīt ar minerāleļļām, lai gultņi būtu pašeļļojoši. Kapsulas, kas pildītas ar krāsainiem šķidrumiem vai smaržīgām eļļām, var radīt metāla daļas, kas maina krāsu vai izdala smaku, ja tās ir bojātas. Vēl labāk, metāla slānī var tikt iekļauti vairāki dažāda veida kapsulas, saka Holeczek. Piemēram, var būt iespējams izmantot krāsu vai smaržu augšējā slānī, lai signalizētu par nodilumu vai bojājumu, un izmantot kādu inhibitoru līdzekli dziļākā slānī, lai novērstu nopietnus bojājumus.
Galvanizācija ietver strāvas novadīšanu caur elektrolīta šķīdumu, kas satur pozitīvus metāla jonus. Priekšmetam, kas jāpārklāj, tiek piešķirts negatīvs lādiņš un tas tiek iegremdēts elektrolītā. Pozitīvie joni tiek piesaistīti negatīvajai virsmai, veidojot plānu metāla slāni.
Fraunhofera pētnieki nanokapsulas izgatavo atsevišķi, pirms tās pievieno elektrolīta šķīdumam. Taču izgatavot kapsulas, kas pārdzīvo galvanizācijas procesu, nebija viegli – skarbie elektrolīti var viegli noārdīt kapsulas, saka Holečeks. Turklāt ļoti mazajām kapsulām ir tendence pielipt viena pie otras, kad tās ir ievietotas ūdens vidē. Tāpēc pētniekiem elektrolīta šķīdumam un pašām kapsulām bija jāpievieno patentēts ķīmisko vielu maisījums, lai tas nenotiktu.
Rezultātā nanokapsulas var integrēt plānā pārklājumā, neietekmējot tā cietību un citas mehāniskās īpašības, saka Holečeks. Tās ir arī vienmērīgi sadalītas pa metāla slāni, kas nozīmē, ka pastāv lielāka iespēja, ka kapsulas atvērsies pat tad, ja bojājumi ir nelieli.
Pols Brauns , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign, ir izveidojis mikrokapsulu dziedināšanas sistēmu, ko var pievienot plašam krāsu un aizsargpārklājumu klāstam, un tagad tā tiek pārdota. Viņš saka, ka padarot kapsulas pārāk mazas, var tikt galā ar mērķi: ja jums ir 15 mikrometrus plats skrāpējums, jūs nevarat atbrīvot pietiekami daudz materiāla, lai aizpildītu plaisas plakni.
Tomēr, tiklīdz pētnieki nāk klajā ar atbilstošām ķīmijām, lai parādītu, ka materiāls var pats izārstēties, saka Brauns, tas varētu pavērt pilnīgi jaunu iespēju telpu.