16 April 2022, 0:00

Кремний и органика помогли защитить металл от коррозии

Ученые разработали водоотталкивающие материалы на основе кремнийорганического соединения: несколько его слоев препятствовали проникновению влаги к алюминиевой пластине при погружении ее в воду на месяц. Разработку можно использовать в качестве защитного покрытия в авиа- и машиностроении.

Кремний и органика помогли защитить металл от коррозии

Вода часто выступает одной из главных причин разрушения и износа различных контактирующих с ней материалов. После долгого взаимодействия с влагой металлические покрытия начинают подвергаться коррозии, которую удается остановить или хотя бы замедлить только на ранних этапах. Если же не предпринять меры вовремя, поврежденную деталь будет необходимо заменить, а это приводит к экономическим издержкам. В худшем случае может произойти разрушение механизма и, если при этом с ним будут работать люди, возникают риски для их жизни и здоровья.

Крайне важно создавать защитные покрытия, которые не только не пропускают воду, но и отталкивают ее. На сегодняшний день существует большое количество средств, например спреев, которыми можно обработать любую поверхность, после чего жидкость сквозь пленку не проникнет, но этот подход работает, пока защита не смылась и ее слой однороден.

Российские ученые из Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (Владивосток), Томского государственного университета (Томск) и Дальневосточного федерального университета (Владивосток) вместе с зарубежными коллегами разработали материал, который самостоятельно отталкивает воду и не требует дополнительной обработки спреями, благодаря чему может служить покрытием для деталей авиационной, автомобильной и многих других видов техники. В качестве основы специалисты использовали алюминиевые пластины, поскольку именно данный материал часто применяется в производстве самолетов и автомобилей. Образцы покрыли специальным кремнийорганическим соединением, и именно этот компонент должен был препятствовать проникновению воды в структуру поверхности. Он формирует на алюминии своего рода пленку, собирающую воду в капли, которые легко скатываются.

Авторы создали три экспериментальных образца на основе алюминиевых пластин, покрытых кремнийорганическим составом. Отличие между ними заключалось лишь в количестве защитных слоев и продолжительности их нанесения. Каждый образец испытали на долговременную устойчивость к влаге, в течение месяца наблюдая за признаками коррозии погруженных в воду пластин. Выяснилось, что влага проникла сквозь все варианты покрытия, кроме одного, который состоял из нескольких слоев.

«Есть много сфер деятельности человека, где крайне необходимы гидрофобные и коррозиестойкие материалы, например, в авиа- и машиностроении или в медицине при изготовлении имплантатов. Наше исследование дает толчок дальнейшему внедрению предложенного покрытия в практику, так как вода, попадая на его поверхность, не проникает внутрь, что защищает металл от коррозии, а значит, решение работает. В дальнейшем необходимо провести эксперименты с нашим покрытием, нанесенным на поверхности металлов с разным типом шероховатости — от микро- до наноуровня. Предварительное создание наноструктурированной поверхности металла, например, с использованием методов гальвано-химической обработки или фемтосекундного лазерного текстурирования, должно многократно увеличить водоотталкивающие характеристики покрытия, а также повысить его механическую прочность и стойкость», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Алексей Жижченко, кандидат физико-математических наук, сотрудник ИАПУ ДВО РАН и ДВФУ.

Source:  Пресс-служба РНФ

News article publications

Read also

Предсказаны новые галогениды для солнечной и водородной энергетики
Ученые обнаружили 67 новых соединений галогенов (хлора, брома, фтора и иода), которые потенциально могут существовать в двумерном виде, что открывает широкие перспективы их применения в прикладных задачах, например, при создании приборов для преобразования солнечной энергии. Проанализировав эти вещества, авторы выяснили, что некоторые из них способны извлекать из воды водород под действием солнечного света. Водород — перспективное топливо для «зеленой» энергетики, и обнаруженные соединения позволят удешевить его получение в три раза.
"Green" chemistry
Energy industry
Materials Science
18 March 2024
Высокоэнергичные ионы превратили графен в наноалмазы
Ученые получили стабильный материал, состоящий из графена и наноалмазов, облучив многослойный графен быстрыми тяжелыми ионами. Возможность управлять механическими свойствами нового наноструктурированного материала в сочетании с легкостью и гибкостью графена открывает перспективы для его использования в космической авиации, автомобильной промышленности и медицинских устройствах.
Materials Science
Mechanics of materials
Mechanochemistry
17 March 2024
Тугоплавкие сплавы позволят выдерживать температуры до 1000°С
Ученые доказали, что жаростойкость и прочность тугоплавких сплавов не зависят от количества входящих в их состав компонентов, как считалось ранее. Самую высокую жаростойкость при 1000°С показал сплав из трех металлов, а именно ниобия, титана и хрома, тогда как лучшую прочность продемонстрировал сплав из ниобия и хрома. Это открытие позволит разрабатывать перспективные сплавы для производства двигателей нового поколения, не требующих систем охлаждения.
High temperature materials
Materials Science
Metals and their alloys
15 March 2024
Новый класс материалов ускорит разработку безопасных аккумуляторов
Химики нашли новый класс материалов, который сможет ускорить разработку мультивалентных металл-ионных аккумуляторов. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, такие накопители будут безопаснее в эксплуатации и значительно дешевле.
"Green" chemistry
Chemical technology
Materials Science
18 February 2024
Сплав никеля, марганца, олова и меди сделает холодильники экологичнее
Ученые выяснили, что сплав никеля, марганца, олова и небольшого количества меди под действием магнитных полей (при разовом включении/выключении магнитного поля) практически необратимо охлаждается на 13°С. Авторы предложили использовать эту особенность в гибридных системах охлаждения бытовых приборов, например холодильников. Такие системы комбинируют различные методы охлаждения для достижения более эффективной и экологически устойчивой работы.
Materials Science
Mechanics of materials
Metals and their alloys
2 February 2024
Исследованы свойства нового ферромагнетика
Команда физиков из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ исследовала электронные и магнитные свойства нового соединения Fe2C. Рассчитанные значения обменных взаимодействий и температуры магнитного перехода этого вещества указывают на наличие у этого материала ряда особых свойств. Теоретическое исследование показывает актуальность синтеза указанного вещества, ставя новые задачи перед экспериментаторами и инженерами.
Materials Science
Spintronics
Synthesis
31 January 2024