Наука Забудьте о кислотных дождях: обычная вода может разрушить металл неожиданным образом (фото)
Вода уже давно признана серьезной угрозой для металла, особенно когда дождь, влага или морская вода попадают на открытые поверхности. В новом исследовании выявлен ещё один фактор, который может усугубить это повреждение: капли воды могут заряжаться электричеством при движении по определённым поверхностям.
Исследователи выяснили, что эти заряженные капли могут повреждать защитные покрытия и вызывать коррозию, добавляя к механизмам разрушения металлов процесс, который ранее не принимался во внимание, пишет Science Alert.
Учёные из Института исследования полимеров имени Макса Планка изучили, что происходит, когда заряженные капли воды попадают на металл с покрытием. Сначала команда позволила каплям скользить по поверхностям, в частности по листьям растений, ПВХ, полистиролу и водоотталкивающему кварцевому покрытию.
Затем капли ударялись о медь, покрытую тонким слоем тефлона или полистирола. После тысяч ударов исследователи обнаружили дефекты в виде отверстий в покрытии и повреждения меди под ним. Подобные эффекты наблюдались также на золоте.
Відео дня
Электрически нейтральные капли не вызывали таких повреждений. Исследователи также продемонстрировали, что коррозия может возникать даже тогда, когда заряженные капли просто скользят по поверхности с покрытием, без прямого удара.
Ключевой процесс называется диэлектрическим пробоем. Когда вода скользит по изолирующей поверхности, она может приобретать электрический заряд в результате контакта с материалом.
В ходе экспериментов капли приобретали заряды до примерно 2 нанокулонов. Когда заряженная капля приближалась к металлу с покрытием, сильное электрическое поле могло разрушать часть изолирующего покрытия и передавать заряд на металл. Высокоскоростная съемка показала, что заряженные капли перед контактом принимали конусообразную форму, что соответствует интенсивному электростатическому эффекту.
Эксперименты показали, что этот процесс может повреждать покрытие толщиной в несколько микрометров. В одном из испытаний около 50 000 заряженных капель образовали на медной фольге участок коррозии размером более 1 миллиметра. Исследователи обнаружили продукты коррозии, в частности оксид и хлорид меди. Заряженные капли могут образовываться естественным образом в облаках, во время гроз, на океанских волнах, в фонтанах и водопадах, а также при движении воды по гидрофобным материалам.
Эти результаты не означают, что обычный дождь внезапно разрушит защищенный металл. Эксперименты проводились в контролируемых лабораторных условиях, и исследователи отметили, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы определить, насколько важную роль играет заряженная вода в реальных условиях.
Тем не менее этот механизм может иметь значение для зданий, судов, автомобилей, объектов культурного наследия и промышленных процессов, таких как электростатическое напыление и струйная печать. Понимание того, как заряженная вода повреждает покрытия, может помочь инженерам разработать защитные материалы, устойчивые к электрическому пробою и медленной коррозии.
Другие новости науки
- В Греции обнаружили металлические артефакты, созданные за тысячи лет до того, как люди научились выплавлять металл из руды. Эти загадочные находки, как оказалось, прилетели из космоса.
- Учёные удивились неожиданному свойству арктических грибов. Оказалось, что именно они поглощают углерод, который накапливается в океане.
