Технические науки

Лазер спасет металлические поверхности от обледенения и коррозии

Maximilian Stock/Getty Images

Группа российских ученых нашла способ управляемо менять структуру поверхности алюминиевых сплавов с помощью наносекундного лазера, чтобы защитить эти поверхности от нежелательного воздействия среды. Исследования коллектива под руководством Людмилы Бойнович, главного научного сотрудника Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН, поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.

Обледенение, износ и коррозия металлов — проблемы, знакомые автомобилистам, морякам, работникам авиации, инженерам и медикам. «Одной из самых замечательных научных находок начала XXI века является получение и применение супергидрофобных (сильно отталкивающих воду) материалов и покрытий, которые благодаря своим уникальным свойствам быстро нашли очень широкое технологическое применение», — комментирует Людмила Бойнович.

Сегодня такие покрытия используются в энергетике, авиационной промышленности, нефтегазовой отрасли, строительстве, текстильной промышленности. Однако у супергидрофобных покрытий, получаемых самыми разными методами, есть ахиллесова пята: они неустойчивы к механическим нагрузкам и абразивным воздействиям. Долгое время казалось, что создать механически стойкие в условиях реальной эксплуатации супергидрофобные покрытия практически невозможно. Этот пессимистический взгляд был опровергнут. Недавние работы позволили создать новую концепцию получения супергидрофобных защитных покрытий с применением лазерных технологий. В итоге меняется не только текстура, но и химические свойства поверхности.

Иллюстрация принципа действия наносекундного лазера на металлической поверхности

Людмила Бойнович

На примере сплавов алюминия исследователи показали, что лазерная обработка, с одной стороны, приводит к формированию на поверхности сплава значительных по толщине слоев гамма-оксида и оксинитрида алюминия. Это одни из наиболее механически и химически стойких соединений алюминия. С другой стороны, лазер позволяет формировать в поверхностном слое систему нанопор, в которых при формировании покрытия запасаются гидрофобные вещества. При механическом повреждении поверхностного слоя материала пористый слой гасит механические нагрузки, а запасенные гидрофобные вещества в необходимом количестве переходят на поверхность материала и самопроизвольно «залечивают» его.

«Выполненные нашей группой работы не только привели к созданию материалов с уникальными водоотталкивающими свойствами, но и позволили преодолеть многие классические недостатки алюминиевых сплавов, такие как эрозия под абразивными нагрузками, слабая стойкость к ударным тепловым нагрузкам, склонность к точечной коррозии и слабая химическая стойкость в агрессивных жидких и газообразных средах», — комментирует Людмила Бойнович.

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.