| Korozja metali to destrukcyjny proces, który prowadzi do ogromnych strat ekonomicznych. Według Światowej Organizacji Korozji koszty korozji szacuje się na ponad 1.8 biliona dolarów na całym świecie. dr Karan Thanawala, naukowiec w Akademii Badawczej IITB-Monash i członek Chemwatch ma nadzieję, że przyczyni się do znacznego obniżenia tej liczby. Karan wyjaśnia, że korozja metalowych przedmiotów jest wynikiem zachodzącej na powierzchni reakcji elektrochemicznej polegającej na utlenianiu metalu w obecności elektrolitu i tlenu. Wysiłki podejmowane w celu zapobiegania korozji polegają na zastosowaniu alternatywnego materiału i konstrukcji elementu oraz/lub nałożeniu odpowiedniej powłoki ochronnej, w zależności od rodzaju warunków środowiskowych i oczekiwanej żywotności. Spośród nich najczęstszym i najskuteczniejszym podejściem do kontrolowania korozji jest zastosowanie powłok na bazie polimerów organicznych. Jednak nałożone na najbardziej zewnętrzną warstwę tych struktur, powłoki te są podatne na uszkodzenia i zarysowania na poziomie mikro/nano podczas obsługi i obsługi. Tego rodzaju uszkodzenia są trudne do wykrycia, co prowadzi do pogorszenia procesu korozji i ostatecznie powoduje, że powłoka ochronna staje się bezużyteczna. Dlatego, mówi Karan, bardziej atrakcyjną koncepcją jest projektowanie i opracowywanie powłok, które mają zdolność leczenia uszkodzeń, a tym samym zachowują właściwości ochronne. Kapsułkowanie oleju lnianego i oleju tungowego w osłonkach mocznikowo-formaldehydowych przeprowadzono techniką polimeryzacji in situ. Optymalizację parametrów procesu otrzymywania mikrokapsułek przeprowadzono przy użyciu obliczonych ilości oleju i mocznika-formaldehydu, z których wytworzono kuliste mikrokapsułki o wielkości 25-45 µm, zależne od czasu reakcji i szybkości mieszania. Tak przygotowane mikrokapsułki analizowano za pomocą mikroskopii optycznej (OM), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR), w celu zapewnienia kapsułkowania oleju w cienkich powłokach mocznikowo-formaldehydowych. Cienkowarstwowe powłoki samonaprawiające się o jednorodnej i szybkiej zdolności samonaprawiania uzyskano przy użyciu mikrokapsułek o zoptymalizowanym stężeniu 3% wag. Właściwości antykorozyjne oceniono za pomocą testu zanurzeniowego i elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Wyjaśniając dalej swoje badania, Karan stwierdza: „Opracowanie samonaprawiających się powłok stanowiło wielkie wyzwanie. Najważniejszym czynnikiem było uzyskanie powtarzalności wielkości, kształtu i morfologii przygotowanych mikrokapsułek, które po dodaniu do powłoki zapewniają inteligentną funkcję gojenia. Zoptymalizowano krytyczne parametry procesu syntezy, takie jak szybkość mieszania i czas reakcji, co dominuje w tworzeniu wielkości i kształtu mikrokapsułek. Dodatkowo składniki mikrokapsułek zostały dobrane na podstawie ich biokompatybilności i nieszkodliwości, co klasyfikuje je jako materiały zielone. Tak przygotowane mikrokapsułki dyspergowano w powłoce organicznej w różnych stężeniach. Te impregnowane mikrokapsułkami powłoki, po całkowitym utwardzeniu, indukowano sztucznym rysikiem, przed testem korozji w roztworze soli (podobnej do wody morskiej) w celu oceny działania powłok. Wpływ dodania mikrokapsułek na funkcję samoleczenia zbadano za pomocą mikroskopii optycznej. Powłoki poddano dalszej analizie pod kątem właściwości mechanicznych i przyczepności do zastosowania jako komercyjne powłoki przemysłowe. Wyniki powłok samoregenerujących były porównywalne z powłokami kontrolnymi (bez mikrokapsułek).” O tym, co skłoniło Karana do skoncentrowania swoich badań na tym obszarze, mówi: „Samonaprawiające się kompozyty mają ogromny potencjał do rozwiązania wielu ograniczeń powłok polimerowych i materiałów konstrukcyjnych, a mianowicie mikropęknięć i ukrytych uszkodzeń. Uszkodzenia w powłoce są prekursorami uszkodzeń strukturalnych, a zdolność do ich naprawy zapewni dłuższą żywotność konstrukcji i mniejszą konserwację. Samoregenerujące powłoki naśladują naturalny proces gojenia, podobny do gojenia uszkodzonej skóry. Dlatego powłoki samonaprawiające są bardzo atrakcyjne, ponieważ mogą zapewnić trwałość powlekanych elementów nawet po uszkodzeniu powłoki z przyczyn chemicznych lub mechanicznych. Synteza mikrokapsułek i formułowanie samonaprawiających się powłok to duże wyzwania. Wielkość mikrokapsułek, kształt i morfologia odgrywają ważną rolę w zapewnieniu aktywnej funkcjonalności pękania i gojenia. Optymalizacja procesu przygotowania dostosowanych mikrokapsułek daje ogromną możliwość wypróbowania nowych metod, często ekscytujących dla badacza”. Karan jest przekonany, że ten przełom w badaniach nad powłokami ochronnymi w znacznym stopniu przyczyni się do rozwiązania niektórych problemów korozyjnych, z jakimi mamy do czynienia podczas stosowania tradycyjnych powłok polimerowych, co ostatecznie zapewni bezpieczniejsze miejsca pracy i społeczności. |
