Заряженные капли воды оказались способны разрушать защитные покрытия и вызывать коррозию металлов

Учёные обнаружили ранее не учитывавшийся механизм повреждения защитных покрытий металлов. Капли воды, скользящие по некоторым поверхностям, приобретают электрический заряд, а при последующем контакте с покрытым металлом могут вызвать локальный электрический пробой защитного слоя. Исследование опубликовано в Nature.

Чтобы проверить этот механизм, исследователи использовали медную пластину, покрытую слоем тефлона толщиной 60 нм. В контрольном эксперименте капли воды объёмом 35 мкл падали на неё непосредственно с высоты 4 см. Даже после 3000 капель заметных повреждений покрытия практически не возникало.

Затем схему изменили. Перед попаданием на медную пластину капли заставляли скользить 4 см по наклонной изолирующей поверхности — листу растения, ПВХ, полистиролу или кварцу с гидрофобным покрытием. При этом капли приобретали заряд от 0,2 до 2 нКл. После 3000 таких капель исследователи обнаружили повреждения тефлонового слоя и находившейся под ним меди.

Причиной оказался электрический разряд между каплей и металлом. Несмотря на небольшой заряд, электрический потенциал таких капель может достигать нескольких тысяч вольт. При приближении капли к металлу напряжённость электрического поля резко возрастает и может превысить электрическую прочность изолирующего покрытия. В результате происходит локальный пробой, покрытие повреждается, а вода получает доступ к металлу. Последующие капли увеличивают повреждение и способствуют развитию коррозии.

Авторы подтвердили перенос заряда непосредственно при ударе капли. После скольжения по гидрофобной поверхности она несла около 2,0 нКл, а при попадании на покрытую тефлоном медь около 1,8 нКл передавалось металлической подложке. После стекания с образца в капле оставалось всего около 0,016 нКл.

Механизм может иметь значение для металлических конструкций, автомобилей, судов и других объектов, регулярно контактирующих с дождём, брызгами или стекающей водой. Обычно при разработке антикоррозионных покрытий учитывают механическое воздействие капель и химическое действие содержащихся в воде веществ, тогда как электризация воды как возможная причина повреждения практически не рассматривалась.

#хиа_наука

👍👍👍— главные новости из мира химии
MAX | ВК | Дзен | Сайт