Metalinė danga, kuri pasitaiso pati

Lėktuvai, automobiliai ir laivai, kurie nerūdija, yra savaime gyjančių dažų dangų ir polimerinių medžiagų pažadas. Dabar tyrinėtojai Fraunhoferio gamybos inžinerijos ir automatikos institutas ir Duisburgo-Eseno universitetas Vokietijoje sugalvojo metalinę dangą, kuri, patyrus žalą, gali pasitaisyti pati.

Gydomieji burbuliukai : Mažytės, kelių šimtų nanometrų pločio skysčio pripildytos kapsulės yra pasklidusios ploname galvanizuoto metalo sluoksnyje. Kapsulės gali būti užpildytos polimerais, kad būtų pagamintos metalinės dangos, kurios pačios pasitaisytų.

Savaime gyjantis metalas gali būti galvanizuotas, o tai atveria pritaikymą statybose, automobilių gamyboje ir kitose pramonės šakose, kuriose naudojamos arba gaminamos plieno mašinos. (Iš korozijai jautraus plieno pagamintos veržlės, varžtai ir varžtai jau yra galvanizuoti nerūdijančiais metalais, tokiais kaip cinkas ir chromas.)

Naujoji danga yra maždaug 15 mikrometrų storio, joje yra kelių šimtų nanometrų skersmens polimerinės kapsulės. Kai danga subraižyta, kapsulės turi sprogti ir išsiskirti iš jų turinio – tai gali būti polimeras, galintis užsandarinti plyšį, arba koroziją stabdantys skysčiai.

Iki šiol mokslininkai gamino nanokapsulėmis užpiltas dangas iš metalų ar lydinių, įskaitant varį, cinką ir nikelį. Iš esmės juos turėtų būti įmanoma pagaminti iš bet kokio metalo, kuris gali būti galvanizuojamas, sako Haraldas Holeczekas, Fraunhoferio tyrėjas, dalyvavęs darbe.

Nors Holeczek ir jo kolegos dar neįrodė medžiagos savaiminio gijimo savybių, galimybė į galvanizuotus sluoksnius įterpti skysčiu užpildytų nanokapsulių yra labai svarbi, sakoma. Michaelas Kessleris , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius Ajovos valstijos universitete. Tai pirmoji savaime gyjanti danga, kurią galima padengti galvanizacija, sako jis. Privalumas yra tas, kad galvanizavimas yra plačiai naudojamas pramoninis procesas.

Skystis nanokapsulėse gali būti pritaikytas įvairiems tikslams. Pavyzdžiui, rutulinių guolių dangoje esančios kapsulės gali būti užpildytos mineraline alyva, kad guoliai būtų savaime sutepti. Kapsulės, užpildytos spalvotais skysčiais ar kvapniais aliejais, gali padaryti metalinių dalių, kurios gali pakeisti spalvą arba skleisti kvapą, kai yra pažeistos. Dar geriau, kelių skirtingų tipų kapsulės gali būti įtrauktos į metalinį sluoksnį, sako Holeczek. Pavyzdžiui, gali būti įmanoma naudoti spalvą ar kvapą viršutiniame sluoksnyje, kad būtų pranešta apie nusidėvėjimą ar pažeidimą, o gilesniame sluoksnyje naudoti slopinančią medžiagą, kad būtų išvengta rimtos žalos.

Galvanizavimas apima srovės praleidimą per elektrolito tirpalą, kuriame yra teigiamų metalų jonų. Objektui, kurį reikia padengti, suteikiamas neigiamas krūvis ir jis panardinamas į elektrolitą. Teigiami jonai pritraukiami prie neigiamo paviršiaus, todėl susidaro plonas metalo sluoksnis.

Fraunhoferio mokslininkai nanokapsules gamina atskirai, prieš sudedant jas į elektrolito tirpalą. Tačiau pagaminti kapsules, kurios išgyventų galvanizavimo procesą, nebuvo lengva – atšiaurūs elektrolitai gali lengvai suardyti kapsules, sako Holeczek. Be to, labai mažos kapsulės linkusios prilipti viena prie kitos, patekusios į vandeninę terpę. Taigi mokslininkai turėjo pridėti patentuotą cheminių medžiagų mišinį į elektrolito tirpalą ir pačias kapsules, kad taip neatsitiktų.

Dėl to nanokapsulės gali būti integruotos į ploną dangą, nepažeidžiant jos kietumo ir kitų mechaninių savybių, sako Holeczek. Jie taip pat yra tolygiai paskirstyti per metalinį sluoksnį, o tai reiškia, kad yra didesnė tikimybė, kad kapsulės atsidarys net tada, kai pažeidimai yra nedideli.

Paulius Braunas , medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius iš Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign, sukūrė mikrokapsulių gydymo sistemą, kurią galima pridėti prie įvairių dažų ir apsauginių dangų, ir dabar ji parduodama. Jis sako, kad jei kapsulės bus per mažos, gali nepavykti pasiekti tikslo: jei turite 15 mikrometrų pločio įbrėžimą, negalite išleisti pakankamai medžiagos, kad užpildytumėte įtrūkimo plokštumą.

Tačiau, kai tyrėjai pateikia atitinkamas chemines priemones, kurios parodys, kad medžiaga gali išgydyti pati, sako Braunas, tai gali atverti visiškai naują galimybių erdvę.

paslėpti