🔺 نانوکپسولهای هوشمند خودترمیمشونده: گام بزرگ دانشمندان برای مهار خوردگی و زنگزدگی فلزات
🔹 زنگزدگی و فرسایش فولاد سالانه صدها میلیارد دلار خسارت به پلها، خطوط لوله و سازههای صنعتی در سراسر جهان وارد میکند. اکنون دانشمندان انستیتو مهندسی زیستی و نانوفناوری دانشگاه کوئینزلند در مقالهای در ژورنال Small Science، موفق به توسعه پوشش نانویی هوشمندی شدهاند که با حسگری خودکار خراشیدگیها و آزادسازی هدفمند مواد محافظ، سرعت زنگ زدن فلز را تا ۶۰۰ برابر در مقایسه با پوششهای با کارایی بالا کند میکند.
❕ نانوکپسولهای حساس به اسیدیته چگونه عمل میکنند؟
در زمان ایجاد ترک یا خراش بر سطح فلز، واکنشهای اولیه اکسیداسیون سبب تغییر ناگهانی میزان اسیدیته (pH) در همان نقطه میشود. پژوهشگران ماده ضدزنگ «بنزوتریازول» را درون ساختارهای نخلمانند چارچوبهای فلزی-آلی (MOF) با پوستهای از جنس سیلیس جاسازی کردند. این کپسولهای میکروسکوپی در محیط خنثی کاملاً بسته و غیرفعال هستند، اما به محض تغییر اسیدیته در محل آسیب، دریچههای مولکولی آنها باز شده و ماده بازدارنده را منحصراً در محل خراش آزاد میکنند تا مانع پیشروی زنگزدگی شوند.
🔹 آزمونهای الکتروشیمیایی نشان دادهاند که این فناوری با ترکیب در رنگهای سازگار با محیطزیست پلییورتان پایه آب، میتواند نرخ نفوذ خوردگی را به رقم باورنکردنی ۳۷ نانومتر در سال کاهش دهد؛ در حالی که استانداردهای پیشرفته فعلی میزان خوردگی سالانه را در محدوده ۰.۰۲۵ میلیمتر مهار میکنند. این افت چشمگیر میتواند فاصله زمانی میان رنگآمیزی مجدد سازههای سنگین و تأسیسات بندری را به شدت طولانی کند.
❕ از لوله آزمایش تا محیط واقعی: چالشهای پیشروی دوام طولانی
اگرچه در اطلاعیههای اولیه سخن از ماندگاری صدساله پوشش به میان آمده است، اما باید در نظر داشت که دادههای فعلی بر اساس آزمونهای چند ده روزه در محلول نمکی آزمایشگاه به دست آمدهاند. در دنیای واقعی، سازههای فولادی پیوسته در معرض پرتوهای فرابنفش خورشید، تنشهای کششی و ارتعاشی، تغییرات شدید فصلی دما و فرسایش گرد و غبار قرار دارند که همگی پیش از زنگزدگی میتوانند به پلیمر پایه رنگ آسیب بزنند. محققان اعلام کردهاند که آزمونهای پایلوت در محیطهای واقعی صنعتی به زودی آغاز خواهد شد و تجاریسازی این فناوری دستکم به ۵ سال زمان نیاز دارد.
🔹 مهندسی نانومواد در این مقیاس نشان میدهد که چگونه میتوان با استفاده از هوشمندی مولکولی بهجای ضخیمتر کردن لایههای رنگ، عمر مفید زیرساختهای مدرن را به شکلی پایدار و اقتصادی ارتقا داد.
[منبع] [منبع]
🆔 @Science_Focus
#نانوفناوری #مهندسی_مواد #شیمی #خوردگی #فناوری #نوآوری