| Η διάβρωση των μετάλλων είναι μια καταστροφική διαδικασία που οδηγεί σε τεράστιες οικονομικές απώλειες. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Διάβρωσης, το κόστος της διάβρωσης εκτιμάται ότι θα ξεπεράσει τα 1.8 τρισεκατομμύρια δολάρια παγκοσμίως. Δρ Karan Thanawala, ερευνητής στο IITB-Monash Research Academy και μέλος του Chemwatch ομάδα, ελπίζει να συμβάλει στη μείωση αυτού του αριθμού σημαντικά. Ο Karan εξηγεί ότι η διάβρωση μεταλλικών αντικειμένων είναι το αποτέλεσμα μιας ηλεκτροχημικής αντίδρασης που συμβαίνει στην επιφάνεια και περιλαμβάνει οξείδωση του μετάλλου παρουσία ηλεκτρολύτη και οξυγόνου. Οι προσπάθειες για την πρόληψη της διάβρωσης είναι η χρήση εναλλακτικού υλικού και σχεδιασμού εξαρτήματος ή/και η εφαρμογή κατάλληλης προστατευτικής επικάλυψης, ανάλογα με τον τύπο των περιβαλλοντικών συνθηκών και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής. Από αυτές, η πιο κοινή και αποτελεσματική προσέγγιση για τον έλεγχο της διάβρωσης είναι η εφαρμογή επικαλύψεων με βάση οργανικά πολυμερή. Ωστόσο, εφαρμόζονται στο εξωτερικό στρώμα αυτών των δομών, αυτές οι επικαλύψεις είναι ευαίσθητες σε μικρο/νανο-επιπέδου βλάβες και γρατζουνιές κατά το χειρισμό και το σέρβις. Αυτό το είδος βλάβης είναι δύσκολο να εντοπιστεί, επιτρέποντας στη διαδικασία διάβρωσης να επιδεινωθεί και τελικά καθιστά την προστατευτική επίστρωση άχρηστη. Ως εκ τούτου, λέει ο Karan, είναι μια πιο ελκυστική ιδέα ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη επιχρισμάτων που έχουν την ικανότητα να θεραπεύουν τη ζημιά, διατηρώντας έτσι τις προστατευτικές ιδιότητες. Η ενθυλάκωση λιναρόσπορου και ελαίου Tung σε κελύφη ουρίας-φορμαλδεhyδης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τεχνική επί τόπου πολυμερισμού. Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων της διαδικασίας για την παρασκευή μικροκαψουλών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας υπολογισμένες ποσότητες ελαίου και ουρίας-φορμαλδεhyδης, οι οποίες υποβλήθηκαν σε σχηματισμό σφαιρικών μικροκαψουλών μεγέθους 25-45 μm, που εξαρτώνται από τον χρόνο αντίδρασης και την ταχύτητα ανάδευσης. Οι μικροκάψουλες που παρασκευάστηκαν έτσι αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας οπτική μικροσκοπία (OM), ηλεκτρονική μικροσκόπηση σάρωσης (SEM) και φασματοσκοπία υπέρυθρης μετασχηματισμού Fourier (FT-IR), για να διασφαλιστεί η ενθυλάκωση του ελαίου στα λεπτά κελύφη της ουρίας-φορμαλδεhyδης. Επικαλύψεις αυτοθεραπευτικής λεπτής μεμβράνης με ομοιόμορφη και γρήγορη αυτοθεραπευτική ικανότητα επιτεύχθηκαν με μικροκάψουλες σε βελτιστοποιημένη συγκέντρωση 3%κ.β. Η αντιδιαβρωτική απόδοση αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας δοκιμή εμβάπτισης και φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής σύνθετης αντίστασης (EIS). Εξηγώντας περαιτέρω για την έρευνά του, ο Karan αναφέρει: «Η ανάπτυξη αυτοθεραπευτικών επιστρώσεων έθεσε μεγάλες προκλήσεις. Ο πιο σημαντικός παράγοντας ήταν να επιτευχθεί η αναπαραγωγιμότητα του μεγέθους, του σχήματος και της μορφολογίας των παρασκευασμένων μικροκαψουλών, η οποία όταν προστίθεται στην επικάλυψη, προσφέρει την έξυπνη λειτουργικότητα επούλωσης. Οι κρίσιμες παράμετροι της διαδικασίας σύνθεσης όπως η ταχύτητα ανάδευσης και ο χρόνος αντίδρασης βελτιστοποιήθηκαν, γεγονός που κυριαρχεί στο σχηματισμό του μεγέθους και του σχήματος των μικροκαψουλών. Επιπλέον, τα συστατικά των μικροκαψουλών έχουν επιλεγεί με βάση τη βιοσυμβατότητα και τη μη επικίνδυνη φύση τους, η οποία τα κατατάσσει ως πράσινα υλικά. Αυτές οι παρασκευασμένες μικροκάψουλες διασκορπίστηκαν στην οργανική επικάλυψη σε διάφορες συγκεντρώσεις. Αυτές οι επικαλύψεις εμποτισμένες με μικροκάψουλες, μετά από πλήρη ωρίμανση, προκλήθηκαν με τεχνητό σφραγιστή, πριν από τη δοκιμή διάβρωσης σε αλατούχο διάλυμα (παρόμοιο με το θαλασσινό νερό) για αξιολόγηση της απόδοσης των επιχρισμάτων. Η επίδραση της προσθήκης των μικροκάψουλων στη λειτουργία αυτοθεραπείας διερευνήθηκε χρησιμοποιώντας οπτική μικροσκόπηση. Οι επιστρώσεις αναλύθηκαν περαιτέρω για μηχανικές ιδιότητες και ιδιότητες πρόσφυσης για χρήση ως εμπορικές βιομηχανικές επιστρώσεις. Τα αποτελέσματα των αυτοθεραπευτικών επιστρώσεων ήταν συγκρίσιμα με τα επιχρίσματα ελέγχου (χωρίς τις μικροκάψουλες). Για το τι παρακίνησε τον Κάραν να επικεντρώσει την έρευνά του σε αυτόν τον τομέα, λέει: «Τα αυτοθεραπευτικά σύνθετα έχουν μεγάλες δυνατότητες για την επίλυση πολλών περιορισμών πολυμερικών επιχρισμάτων και δομικών υλικών, δηλαδή μικρο ρωγμές και κρυφές βλάβες. Οι ζημιές στην επίστρωση είναι οι πρόδρομοι της δομικής βλάβης και η ικανότητα επούλωσής τους θα επιτρέψει δομές με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και λιγότερη συντήρηση. Τα αυτοθεραπευτικά επιχρίσματα μιμούνται τη φυσική διαδικασία επούλωσης, παρόμοια με την επούλωση του κατεστραμμένου δέρματος. Επομένως, τα αυτοθεραπευτικά επιχρίσματα είναι πολύ ελκυστικά καθώς μπορούν να εξασφαλίσουν την ανθεκτικότητα των επικαλυμμένων εξαρτημάτων ακόμη και μετά από ζημιά στην επικάλυψη λόγω χημικών ή μηχανικών λόγων. Η σύνθεση μικροκαψουλών και η σύνθεση αυτοθεραπευτικών επιστρώσεων θέτουν μεγάλες προκλήσεις. Το μέγεθος των μικροκαψουλών, το σχήμα και οι μορφολογίες παίζουν σημαντικό ρόλο στην παροχή ενεργού λειτουργικότητας ρήξης και επούλωσης. Η βελτιστοποίηση της διαδικασίας για την προετοιμασία προσαρμοσμένων μικροκαψουλών δίνει μεγάλη ευκαιρία να δοκιμάσετε νέες μεθόδους, συχνά συναρπαστικές για έναν ερευνητή. » Ο Karan είναι πεπεισμένος ότι αυτή η ανακάλυψη στην έρευνα των προστατευτικών επιχρισμάτων θα βοηθήσει πολύ στην επίλυση ορισμένων προβλημάτων διάβρωσης που αντιμετωπίζουμε όταν χρησιμοποιούμε παραδοσιακές πολυμερικές επικαλύψεις, οι οποίες τελικά θα εξασφαλίσουν ασφαλέστερους χώρους εργασίας και κοινότητες. |
