| Koroze kovů je destruktivní proces, který vede k obrovským ekonomickým ztrátám. Podle Světové organizace pro koroze se celosvětově náklady na korozi odhadují na více než 1.8 bilionu dolarů. doktor Karan Thanawala, vědecký pracovník na IITB-Monash Research Academy a člen Chemwatch tým, doufá, že pomůže toto číslo výrazně snížit. Karan vysvětluje, že koroze kovových předmětů je výsledkem elektrochemické reakce probíhající na povrchu zahrnující oxidaci kovu v přítomnosti elektrolytu a kyslíku. Úsilí vynaložené na prevenci koroze spočívá v použití alternativního materiálu a konstrukce součásti a/nebo aplikace vhodného ochranného nátěru v závislosti na typu podmínek prostředí a očekávané životnosti. Z nich nejběžnějším a nejúčinnějším přístupem ke kontrole koroze je aplikace povlaků na bázi organických polymerů. Při aplikaci na vnější vrstvu těchto struktur jsou však tyto povlaky náchylné k poškození na mikro/nano úrovni a poškrábání během manipulace a servisu. Tento druh poškození je těžké odhalit, což umožňuje zhoršit proces koroze a nakonec učinit ochranný povlak nepoužitelným. Proto, říká Karan, je atraktivnější koncept navrhovat a vyvíjet povlaky, které mají schopnost léčit poškození, a tím zachovat ochranné vlastnosti. Zapouzdření lněného oleje a tungového oleje do močovino-formaldehydových obalů bylo provedeno pomocí in-situ polymerační techniky. Optimalizace procesních parametrů pro přípravu mikrokapslí byla provedena za použití vypočtených množství oleje a močovinoformaldehydu, které byly podrobeny tvorbě kulovitých mikrokapslí o velikosti 25-45 um, v závislosti na reakční době a rychlosti míchání. Takto připravené mikrokapsle byly analyzovány pomocí optické mikroskopie (OM), rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FT-IR), aby se zajistilo zapouzdření oleje v tenkých obalech močovino-formaldehydu. Tenkovrstvé samoopravné povlaky s rovnoměrnou a rychlou samozacelovací schopností bylo dosaženo pomocí mikrokapslí v optimalizované koncentraci 3 hm. Antikorozní vlastnosti byly hodnoceny pomocí ponorného testu a elektrochemické impedanční spektroskopie (EIS). Karan dále vysvětluje svůj výzkum: „Vývoj samoopravných povlaků představoval velké výzvy. Nejdůležitějším faktorem bylo dosažení reprodukovatelnosti velikosti, tvaru a morfologie připravených mikrokapslí, které po přidání do povlaku poskytují funkci chytrého hojení. Byly optimalizovány kritické parametry procesu syntézy, jako je rychlost míchání a reakční doba, které dominují tvorbě velikosti a tvaru mikrokapslí. Kromě toho byly složky mikrokapslí vybrány na základě jejich biokompatibility a nezávadnosti, což je klasifikuje jako zelené materiály. Tyto připravené mikrokapsle byly dispergovány v organickém povlaku v různých koncentracích. Tyto mikrokapslemi impregnované povlaky byly po úplném vytvrzení indukovány umělou jehlou před korozním testem ve fyziologickém roztoku (podobném mořské vodě) pro hodnocení účinnosti povlaků. Vliv přidání mikrokapslí na samoléčebnou funkčnost byl zkoumán pomocí optické mikroskopie. Povlaky byly dále analyzovány na mechanické a adhezní vlastnosti pro použití jako komerční průmyslové povlaky. Výsledky samoopravných nátěrů byly srovnatelné s kontrolními nátěry (bez mikrokapslí). O tom, co Karana motivovalo zaměřit svůj výzkum na tuto oblast, říká: „Samoopravitelné kompozity mají velký potenciál pro řešení mnoha omezení polymerních povlaků a konstrukčních materiálů, jako jsou mikrotrhliny a skrytá poškození. Poškození v nátěru jsou prekurzory strukturálního selhání a schopnost je zacelit umožní strukturám s delší životností a menší údržbou. Samoopravné povlaky napodobují přirozený proces hojení, podobný hojení poškozené kůže. Samoopravitelné povlaky jsou proto velmi atraktivní, protože mohou zajistit trvanlivost potažených součástí i po poškození povlaku z chemických nebo mechanických důvodů. Syntéza mikrokapslí a formulování samoopravných povlaků představují velké výzvy. Velikost mikrokapslí, tvar a morfologie hrají důležitou roli při poskytování aktivní funkce ruptury a hojení. Optimalizace procesu přípravy mikrokapslí na míru poskytuje skvělou příležitost vyzkoušet nové metody, které jsou pro výzkumníka často vzrušující.“ Karan je přesvědčen, že tento průlom ve výzkumu ochranných povlaků hodně pomůže vyřešit některé problémy s korozí, kterým čelíme při používání tradičních polymerních povlaků, což v konečném důsledku zajistí bezpečnější pracoviště a komunity. |
