Zdjęcie: © Joseph Hoffman / Unsplash
Źródło: unsplash.com/photos/g0FSKXHyuH0
Krople wody mogą zyskiwać ładunek elektryczny, gdy przesuwają się po powierzchni. Nowe badanie pokazuje, że po zetknięciu z materiałem o odpowiednich właściwościach elektrycznych, w tym z metalem, takie krople mogą przyczyniać się do jego korozji. Efekt jest niewielki w przypadku pojedynczej kropli, ale może się kumulować przez lata na mostach, statkach, samochodach, maszynach i zabytkach. Wyniki opublikowano 26 sierpnia w czasopiśmie Nature.
Wcześniejsze badania wykazały, że przesuwanie wody po wielu rodzajach powierzchni prowadzi do jej elektryzowania. Zjawisko może wystąpić, gdy kropla spływa po liściu, szkle albo materiale budowlanym. Badacze z zespołu Zhongyuana Ni z Instytutu Badań Polimerów Maxa Plancka w Moguncji sprawdzili, czy taki ładunek może mieć bezpośredni związek z korozją. Gdy naładowana kropla spada na metal lub inną powierzchnię o odpowiednich właściwościach elektrycznych, może przekazać jej swój ładunek. Według wyników eksperymentu ten transfer może uruchamiać proces prowadzący do niszczenia materiału.
Początkowo naukowcy nie obserwowali uszkodzeń po kilkuset kroplach. Dopiero gdy eksperyment pozostawiono na dłużej, pojawiły się ślady zniszczeń. To doprowadziło zespół do wniosku, że widoczny efekt wymaga nie setek, lecz tysięcy kropli. W dalszych doświadczeniach badacze stale uwalniali wodę na próbki miedzi pokryte teflonem. Krople najpierw przesuwały się po liściach oraz innych powszechnie używanych materiałach, a nachylenie powierzchni kierowało je następnie na próbki. Dla porównania na część próbek kierowano krople bezpośrednio, bez wcześniejszego przesuwania.
Słownik artykułu
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
Warstwa nakładana na materiał, aby ograniczyć jego kontakt z otoczeniem i zmniejszyć ryzyko uszkodzeń, w tym korozji.
Stopniowe niszczenie materiału pod wpływem otoczenia. W przypadku metali często prowadzi do powstawania rdzy lub innych produktów reakcji.
Druga metoda mikroskopowa potwierdziła, że uszkodzenie nie ograniczało się do zewnętrznej warstwy. W badanych próbkach naładowane krople przeniknęły przez teflon i doprowadziły do korozji miedzi znajdującej się pod powłoką. Zespół zaobserwował podobne oznaki pogorszenia na miedzi pokrytej materiałem określanym jako polystyrene glass oraz na próbkach złota. Sugeruje to, że zjawisko nie jest wyłącznie właściwością jednego układu, czyli miedzi zabezpieczonej teflonem, choć zakres jego występowania wymaga dalszych badań.
Wynik nie oznacza, że każda kropla spadająca na samochód albo konstrukcję wywoła szybko widoczną korozję. Autorzy podkreślają, że wpływ pojedynczych kropli jest mały. Znaczenie może jednak rosnąć, gdy powierzchnia przez długi czas jest wystawiona na działanie deszczu, mgły lub innych źródeł wody. Wcześniejsze wyjaśnienia uszkodzeń powodowanych przez krople uwzględniały przede wszystkim ich uderzenia oraz obecność niewielkich ilości substancji korozyjnych, takich jak kwasy. Elektryzowanie podczas przesuwania może być dodatkowym mechanizmem, którego nie należy pomijać.
Korozja już teraz jest istotnym problemem technicznym i gospodarczym. Źródło przywołuje szacunki, według których w 1999 roku szkody związane z korozją w amerykańskim przemyśle motoryzacyjnym przekroczyły 30 miliardów dolarów. Globalne koszty nie są systematycznie rejestrowane, ale ich szacunki sięgają bilionów dolarów. Autorzy badania wskazują, że lepsze poznanie roli ładunku elektrycznego może w przyszłości pomóc w projektowaniu skuteczniejszych powłok antykorozyjnych. Jest to potencjalne zastosowanie wynikające z badań, a nie gotowe rozwiązanie.
Naukowcy przypuszczają również, że woda może zyskiwać ładunek w chmurach, podczas burz i w wodospadach. To rozszerza możliwy zakres zjawiska, ale samo badanie laboratoryjne nie dowodzi, jak duży jest jego udział w naturalnych warunkach. Najpewniejszy wniosek dotyczy kontrolowanych eksperymentów: przesuwane krople wody, podawane w dużej liczbie, uszkadzały badane powłoki i przyczyniały się do korozji znajdującego się pod nimi metalu.
Brak komentarzy. Bądź pierwszy!
