اخیراً نانومواد به عنوان روشی مؤثر برای کاهش خوردگی معرفی شدهاند. نانومواد دارای خواص حرارتی، مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی، مغناطیسی، الکترونیکی و نوری بهبود یافتهای هستند. بهرهمندی از این نانومواد در کاهش نرخ خوردگی بسترهای فلزی از طریق اصلاح سطح با پوششهایی که ساختار نانو کریستالی دارند، نویدبخش میباشد. نانوپوشش یک مانع فیزیکی مؤثر در کاربردهای دمای بالا است، زیرا چگالی بالای مرز دانههای آنها مسیرهای نفوذ سریع یونهای غیرفعال شده و چسبندگی بهتر لایه اکسید محافظ به سطح زیرلایه را فراهم میکند. با این حال، مرزدانه بالاتر، سایتهای آندی بیشتری را فراهم میکند، که سطح را در برابر حمله خوردگی مستعدتر میکند. علاوه بر این، نانوپوششها با قرار گرفتن در جاهای خالی، نابجایی و مرزهای دانه/ بین فاز، ساختار دفاعی را تشکیل میدهند. از سوی دیگر، تجمع این مواد در ابعاد نانو ممکن است که باعث ایجاد سطوح غیریکنواخت و افزایش احتمال تشکیل مکانهای فعال و در نتیجه کاهش مقاومت به خوردگی میشود. مقاومت در برابر سایش/ خراش و رفتار خوردگی سطوح نانوپوشیده تحت بررسی است و نیازمند تحقیقات بیشتری در این زمینه میباشد.
نانومواد با انواع گستردهای از شکلها و اندازهها، در ساخت پوششهای نانوکامپوزیتی به کار گرفته میشوند. این نانومواد به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند:
صفر بعدی (مانند خوشههای اتمی مانند سیلیس)
یک بعدی (مانند نانولولهها)
دوبعدی (مانند صفحات رس)
سهبعدی
استفاده از نانوکامپوزیتها در پوششهای ضد خوردگی، مزایای بسیاری دارد. ادغام نانومواد در پوششهای ضد خوردگی میتواند میزان تخلخل را کاهش داده و مسیر پر پیچ و خمی برای گونههای خورنده مانند آب، اکسیژن و یونها ایجاد کند. با پرکردن فواصل بین ذرات، عملکرد سدسازی بهبود مییابد. مکانیسم سدسازی یکی از مهمترین روشهای حفاظتی نانومواد است، اما تنها روشی برای مقابله با خوردگی نیست. نانومواد با انرژی سطحی پایین میتوانند خواص آبگریزی را فراهم کنند و با دفع آب و میکرو ارگانیسمهای دریایی، خواص ضد خوردگی را بهبود بخشند. طراحی پوششهای ابرآبگریز با استفاده از نانوذرات، میتواند به جلوگیری از خوردگی فلزات کمک کند. همچنین، خاصیت خودتمیزشوندگی با کمک نانوموادی مانند نانوسیلیکا، تیتانیا، دیاکسید روی و نانولولههای کربنی، باعث بهبود خواص ضد خوردگی پوششها میشود. این پوششها با ترکیبات نانومواد، علاوه بر حفاظت در برابر خوردگی، خواصی نظیر خودتمیزشوندگی و آبگریزی را نیز دارا میباشند.
مزایای پوششهای ضدخوردگی نانوکامپوزیتی
گروههای عاملی موجود بر سطح نانومواد میتوانند با رزینهای پلیمری پیوند برقرار کرده و ساختاری متراکم و بسیار متقاطع با نفوذپذیری پایین تشکیل دهند. همچنین میتوانند نیروی چسبندگی بین پوشش و زیرلایه را افزایش داده و از لایه لایه شدن پوشش از روی زیرلایه جلوگیری کنند. اثر اندازه نانویی این مواد امکان استفاده از حجم بسیار کمتری از ماده را برای اصلاح میکرو ساختار پوشش با خواص مناسب فراهم میکند.
پراکندگی نانومواد در پوشش اهمیّت زیادی دارد؛ پوششی که نانوذرات در آن به خوبی پراکنده شده باشند، خواص ضد خوردگی بهتری را نسبت به زمانیکه نانومواد پخش خوبی ندارند و یا کلوخه شدهاند، ارائه میدهند. نانوذرات در نانوکامپوزیتهای ترموپلاستیک میتوانند به عنوان عوامل هستهزا برای زنجیرهای پلیمری عمل کرده و منجر به ایجاد ساختارهای کریستالی پلیمری شوند که این امر مقاومت در برابر گونههای خورنده را بهبود میبخشد.
پوششهای ضد خوردگی خودترمیم شونده از جمله فناوریهایی است که علم نانو در آن نقش دارد. این پوششها به عنوان پوششهای هوشمند در نظر گرفته میشوند، چرا که به محرکهای خارجی همچون تنشهای مکانیکی پاسخ میدهند. این مواد ترک ایجاد شده بر روی پوشش را که میتواند به انتقال گونههای مهاجم خورنده کمک کند، ترمیم و بازسازی میکنند. در این پوششها نانوکپسولهایی استفاده شده است که مواد بازدارنده خوردگی یا مواد ترمیمکننده ترک را در خود جای دادهاند. در اثر وجود ترک این نانوکپسولها نیز باز شده و محتویات آنها تخلیه میشود؛ سپس مواد تخلیه شده میتوانند پلیمری شوند و ترکها را پر کنند.
ارسال یک دیدگاه