| Korrosion av metaller är en destruktiv process som leder till enorma ekonomiska förluster. Enligt World Corrosion Organisationen beräknas kostnaderna för korrosion överstiga 1.8 biljoner dollar över hela världen. Dr Karan Thanawala, en forskare vid IITB-Monash Research Academy och en medlem av Chemwatch team, hoppas kunna bidra till att få ner detta antal avsevärt. Karan förklarar att korrosion av metallföremål är resultatet av en elektrokemisk reaktion som inträffar vid ytan som involverar oxidation av metallen i närvaro av elektrolyt och syre. De ansträngningar som görs för att förhindra korrosion är användningen av alternativt material och design av komponenten, och/eller applicering av en lämplig skyddsbeläggning, beroende på typ av miljöförhållanden och förväntad livslängd. Av dessa är den vanligaste och mest effektiva metoden för att kontrollera korrosion appliceringen av organisk polymerbaserad beläggning. Men applicerade på det yttersta lagret av dessa strukturer är dessa beläggningar känsliga för skador på mikro-/nanonivå och repor under hantering och service. Denna typ av skada är svår att upptäcka, vilket gör att korrosionsprocessen kan förvärras och i slutändan göra den skyddande beläggningen oanvändbar. Därför, säger Karan, är det ett mer attraktivt koncept att designa och utveckla beläggningar som har förmågan att läka skadan och därigenom bibehålla de skyddande egenskaperna. Inkapsling av linfröolja och tungolja i urea-formaldehydskal utfördes med användning av in-situ polymerisationsteknik. Optimering av processparametrar för framställning av mikrokapslar utfördes med användning av beräknade mängder olja och urea-formaldehyd, som utsattes för bildning av sfäriska mikrokapslar med storleken 25-45 µm, som beror på reaktionstiden och omrörningshastigheten. De sålunda framställda mikrokapslarna analyserades med användning av optisk mikroskopi (OM), svepelektronmikroskopi (SEM) och Fourier-transform infraröd spektroskopi (FT-IR), för att säkerställa inkapslingen av olja i de tunna skalen av urea-formaldehyd. Självläkande tunnfilmsbeläggningar med enhetlig och snabb självläkande förmåga uppnåddes med mikrokapslar vid en optimerad koncentration av 3 viktprocent. Den rostskyddande prestandan utvärderades med hjälp av nedsänkningstest och elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS). Karan förklarar sin forskning ytterligare, "Utvecklingen av självläkande beläggningar innebar stora utmaningar. Den viktigaste faktorn var att uppnå reproducerbarhet av storlek, form och morfologi för preparerade mikrokapslar, som när de läggs till beläggningen levererar den smarta helande funktionaliteten. De kritiska parametrarna för syntesprocessen såsom omrörningshastighet och reaktionstid optimerades, vilket dominerar bildandet av storlek och form på mikrokapslarna. Dessutom har komponenterna i mikrokapslarna valts ut på basis av deras biokompatibilitet och ofarliga natur, vilket klassificerar dem som gröna material. Dessa framställda mikrokapslar dispergerades i den organiska beläggningen i varierande koncentrationer. Dessa mikrokapselimpregnerade beläggningar, efter fullständig härdning, inducerades med en konstgjord rits, före korrosionstest i en saltlösning (liknande havsvatten) för utvärdering av beläggningarnas prestanda. Effekten av tillsats av mikrokapslarna på den självläkande funktionaliteten undersöktes med hjälp av optisk mikroskopi. Beläggningarna analyserades vidare med avseende på mekaniska egenskaper och vidhäftningsegenskaper för användning som kommersiella industriella beläggningar. Resultaten av självläkande beläggningar var jämförbara med kontrollbeläggningarna (utan mikrokapslarna). Om vad som motiverade Karan att fokusera sin forskning på detta område, säger han, "Självläkande kompositer har stor potential för att lösa många begränsningar av polymerbeläggningar och strukturella material, nämligen mikrosprickor och dolda skador. Skador i beläggningen är föregångare till strukturella fel, och förmågan att läka dem kommer att möjliggöra strukturer med längre livslängd och mindre underhåll. Självläkande beläggningar efterliknar den naturliga läkningsprocessen, liknande läkning av skadad hud. Därför är självläkande beläggningar mycket attraktiva eftersom de kan säkerställa hållbarhet hos de belagda komponenterna även efter skada i beläggningen på grund av kemiska eller mekaniska skäl. Syntesen av mikrokapslar och att formulera självläkande beläggningar utgör stora utmaningar. Storleken på mikrokapslarna, formen och morfologierna spelar en viktig roll för att tillhandahålla en aktiv funktion av rupturering och läkning. Att optimera processen för att framställa skräddarsydda mikrokapslar ger stora möjligheter att prova nya metoder, ofta spännande för en forskare.” Karan är övertygad om att detta genombrott i forskningen om skyddande beläggningar kommer att göra mycket för att lösa några av de korrosionsproblem vi står inför när vi använder traditionella polymerbeläggningar, vilket i slutändan kommer att garantera säkrare arbetsplatser och samhällen. |
