حفاظت از فلزات در برابر فرسایش همواره یکی از دغدغههای اصلی در صنایع مختلف، از خودروها گرفته تا بناهای تاریخی و کشتیها بوده است. با این حال، پژوهشهای جدید نشان میدهند که عامل ناشناخته دیگری نیز در تخریب فلزات نقش دارد که تاکنون به آن توجهی نشده است.
منبع این خوردگی جدید، آب دارای بار الکتریکی است که میتواند از طریق پدیدههایی مانند عبور از ابرها یا لغزش روی سطوح مختلف باردار شود. پژوهشگران انستیتو پلانک برای پژوهشهای پلیمری در آلمان با آگاهی از قابلیتهای آب در حمل بار الکتریکی و ایجاد خوردگی، تصمیم گرفتند ارتباط میان این دو پدیده را بررسی کنند.
آزمایشهای این تیم نشان داد قطرات آب حامل بار الکتریکی قادرند از طریق یک فرآیند شدید الکتریکی که به آن شکست دیالکتریک میگویند، در پوششهای محافظ معمول روی مس حفره ایجاد کنند. پژوهشگران در مقاله منتشرشده خود در نشریه نیچر توضیح میدهند که این قطرات باردار میتوانند باعث فروپاشی الکتریکی پوشش محافظ شده و به خوردگی فلز زیرین منتهی شوند.
محققان در این بررسیها قطرات آب را از روی سطوح مختلفی مانند برگ گیاه، فوم پیویسی، پلیاستایرن و کوارتز آبگریز عبور دادند و سپس روی نمونههای مسی با پوشش تفلون یا پلیاستایرن چکانdند. در آزمایشی دیگر، قطرات روی یک سطح پیوسته از تفلون که دو ماده مجاور را پوشش میداد، به حرکت درآمدند. آنها میزان بار الکتریکی قطرات و الگوهای خوردگی را پس از برخورد هزاران قطره به سطوح فلزی اندازهگیری کردند.
نتایج نشان داد که قطرات آب نهتنها از طریق ضربه فیزیکی، بلکه صرفاً با حرکت روی سطوح، به فلزاتی مانند مس و طلا آسیب میرسانند. پژوهشگران با استفاده از یک میکروسکوپ پیشرفته توانستند این آسیبها را به دقت مشاهده کرده و محصولات ناشی از واکنشهای خورنده را شناسایی کنند.
دانشمندان اخیراً متوجه شدهاند که حرکت قطرات آب میتوانند از طریق تبادل بار با سطوح، مشابه فرآیند مربوط به الکتریسیته ساکن، دارای بار الکتریکی شوند. این پژوهش تازه، درک ما را از تأثیر مخرب این قطرات روی مواد روزمره افزایش میدهد. در حالی که پیشتر تصور میشد فرسایش ناشی از آب تنها به دلیل سایش فیزیکی یا تخریب شیمیایی ناشی از اسیدها رخ میدهد، این یافتهها ابعاد تازهای را روشن میکند.
چشمانداز آینده و راهکارهای حفاظتی
اگرچه این مطالعه تاکنون به آزمایشهای آزمایشگاهی محدود بوده است، اما احتمال دارد که آب باران طبیعی نیز بارهای الکتریکی کافی برای آسیب رساندن به فلزات را حمل کند. قطرات باردار ممکن است به طور طبیعی در ابرها، طوفانها، امواج اقیانوسها و آبشارها شکل بگیرند و تأثیرات خود را در صنایع گوناگون نیز برجای بگذارند.
پژوهشگران بر این باورند که با سنجش دقیقتر این تهدید، میتوان پوششهای پیشرفتهتری برای مقابله با تخریبهای الکتریکی تولید کرد. نتایج این بررسی در وبگاه معتبر نیچر بازتاب یافته است و راه را برای بهبود استراتژیهای ضدخوردگی هموار میسازد.
