Nanoteknologia korroosiota vastaan: kansainvälinen tiimi esitteli innovatiivisen menetelmän
Sisällysluettelo
Metallien korroosio on piilevä prosessi, joka jää vuosien ajan huomaamatta ja johtaa sitten vakaviin vaurioihin. Nykyiset suojausmenetelmät alkavat usein toimia liian myöhään ja vaativat huomattavia kustannuksia. ITMO:n tutkijat ovat kuitenkin yhdessä kiinalaisten ja brittiläisten kollegoidensa kanssa ehdottaneet täysin uutta lähestymistapaa: älykkäitä mikrokapselia, jotka pystyvät reagoimaan itsenäisesti ympäristön muutoksiin ja vapauttamaan suojausaineen oikeaan aikaan.
Miten mikrokapselit toimivat
Kunkin kapselin halkaisija on vain 700 nanometriä. Sisällä on piilotettu korroosionestoaine bentso-triazoli ja ulkopuolella polyelektrolyyttien kuori. Kun pH-arvo laskee, molekyylisidokset heikkenevät, kuori avautuu ja aktiivinen aine vapautuu juuri silloin, kun metalli alkaa hajota.
Tätä prosessia voidaan kontrolloida kahden viikon ajan, mikä tekee järjestelmästä luotettavamman verrattuna perinteisiin menetelmiin.
”Olemme laskeneet järjestelmän muutosten energiaprofiilit ja kuvanneet kapselien toimintamekanismin molekyylitasolla. Tämä mahdollistaa kvanttikemian avulla kapselin ominaisuuksien määrittämisen etukäteen ja aktiivisten aineiden vapautumisen olosuhteiden tarkan säätelyn”, selitti ITMO:n infokemian tutkimuskeskuksen tutkija Danila Ermolin.
Tehokkuus ja näkymät
Kapseloinnin tehokkuus on 86 %: lähes kaikki inhibiittorin molekyylit jäävät rakenteen sisälle. Tällaiset mikrokapselit ovat kestäviä, vakaita ja samalla ympäristöystävällisiä, mikä avaa tien niiden teolliseen käyttöön.
Pohjimmiltaan kyseessä on prototyyppi ”älykkäistä” materiaaleista, jotka voivat sopeutua ulkoisiin olosuhteisiin ja reagoida ohjelmoidusti ympäristön muutoksiin. Tulevaisuudessa tällaisia teknologioita tullaan käyttämään paitsi metallien suojaamiseen myös uusien, laajemmilla toiminnoilla varustettujen materiaalien luomiseen.
Kolme mielenkiintoista faktaa aiheesta
- Maailman korroosiojärjestön arvion mukaan korroosion aiheuttamat vuotuiset vahingot maailmassa ylittävät 2,5 biljoonaa dollaria.
- Joissakin maissa jopa 40 % teräksestä kuluu korroosion vaurioittamien rakenteiden ja osien korvaamiseen.
- Ensimmäisiä korroosionestoaineita alettiin käyttää jo 1900-luvun alussa, mutta niillä ei ollut ”älykkäitä” ominaisuuksia ja ne toimivat samalla tavalla kaikissa olosuhteissa.
