Гидрофобные покрытия не дают металлам ржаветь не только отталкивая воду

Супергидрофобные — водоотталкивающие — вещества не дают металлам подвергаться коррозии. Коллектив ученых из ИФХЭ РАН объяснил, что это происходит благодаря не только отталкиванию воды с поверхности металла, но и особому эффекту, который такие вещества оказывают на вызывающие коррозию ионы и лазерному текстурированию поверхности металла. Исследование опубликовано в Mendeleev communications.

Химики теоретически смоделировали коррозию сплава алюминия и магния, а затем проверили свои выкладки экспериментально. Они предварительно обработали сплав лазером, чтобы создать микрошероховатую поверхность, на которую затем наносили фторированные покрытия, придававшие сплаву химическую гидрофобность. Угол смачивания — угол между твердой поверхностью и касательной к поверхности капли жидкости — у полученного материала составлял 171-174°, что близко к максимально возможному углу 180°. В результате небольшие капельки воды практически не смачивали такую поверхность и оставались на ней в форме шариков, которые легко скатывались, если поверхность наклонить хотя бы на 2-3°.

Модифицированный сплав помещали в концентрированный раствор способствующего коррозии хлорида калия. О том, идет ли коррозия, свидетельствовала плотность протекавшего сквозь сплав электрического тока. Ученые измеряли ее через два часа после начала эксперимента, а затем через 5, 10 и 30 дней. На протяжении всего исследования супергидрофобное покрытие не только оказалось устойчиво само по себе, но и успешно справлялось с защитой металла.

Химики сделали вывод, что, помимо водоотталкивающих свойств, антикоррозионный эффект супергидрофобных покрытий проявляется и благодаря другим факторам. Во-первых, адсорбция гидрофобных веществ на поверхности металлов блокирует доступ другим реагентам, в том числе наиболее активно участвующим в коррозионных процессах молекулярному кислороду и ионам хлора. Во-вторых, отрицательный заряд гидрофобных покрытий отталкивает ионы хлора, которые тоже заряжены отрицательно. Наконец, адсорбированный слой гидрофобного вещества не дает электрическому току протекать между подверженными коррозии участками, что тоже приводит к ее подавлению.

Авторы отмечают, что, когда речь идет об антикоррозионных свойствах, нельзя учитывать только водоотталкивающие свойства супергидрофобных покрытий. Из-за этого некоторые процессы можно интерпретировать неверно. В частности, при создании покрытий для некоторых специфичных условий необходимо учитывать более широкий набор факторов, описанных в новом исследовании, а не только водоотталкивающие свойства, с которыми традиционно ассоциируют супергидрофобные материалы.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.