Het is moeilijk te geloven dat een kleine scheur een gigantische metalen structuur kan neerhalen. Maar soms storten bruggen in, pijpleidingen scheuren en rompen komen los van vliegtuigen als gevolg van moeilijk te detecteren corrosie in kleine scheurtjes, krassen en deuken.

Een team van de Northwestern University heeft een nieuwe coatingstrategie voor metaal ontwikkeld die zichzelf binnen enkele seconden herstelt als er krassen op komen. geschraapt of gebarsten. Het nieuwe materiaal zou kunnen voorkomen dat deze kleine defecten in plaatselijke corrosie veranderen, waardoor grote constructies kunnen mislukken.

"Lokale corrosie is extreem gevaarlijk, " zei Jiaxing Huang, die het onderzoek leidde. "Het is moeilijk te voorkomen, moeilijk te voorspellen en moeilijk te detecteren, maar het kan leiden tot catastrofale mislukkingen."

Wanneer beschadigd door krassen en scheuren, Huang's gepatenteerde systeem stroomt gemakkelijk en maakt opnieuw verbinding om snel voor de ogen te genezen. De onderzoekers toonden aan dat het materiaal herhaaldelijk kan genezen, zelfs na bijna 200 keer achter elkaar op exact dezelfde plek te hebben gekrabd.

De studie werd vandaag (28 januari) gepubliceerd in Onderzoek , het eerste Science Partner Journal dat onlangs is gelanceerd door de American Association for the Advancement of Science (AAAS) in samenwerking met de China Association for Science and Technology (CAST). Huang is een professor in materiaalkunde en techniek aan de McCormick School of Engineering van Northwestern.

Hoewel er al enkele zelfherstellende coatings bestaan, die systemen werken doorgaans voor schade van nanometer tot micrometer. Om een ​​coating te ontwikkelen die grotere krassen op de millimeterschaal kan genezen, Huang en zijn team leken te vloeibaar.

"Als een boot door het water snijdt, het water gaat meteen weer samen, " Huang zei. "De 'snee' geneest snel omdat het water gemakkelijk stroomt. We werden geïnspireerd om te beseffen dat vloeistoffen, zoals oliën, zijn het ultieme zelfgenezende systeem."

Maar gewone oliën vloeien te gemakkelijk, Huang merkte op. Dus moesten hij en zijn team een ​​systeem ontwikkelen met tegenstrijdige eigenschappen:vloeibaar genoeg om automatisch te stromen, maar niet zo vloeibaar dat het van het metaaloppervlak druipt.

Het team ging de uitdaging aan door een netwerk van lichtgewicht deeltjes te creëren - in dit geval grafeencapsules - om de olie te verdikken. Het netwerk repareert de oliecoating, zodat het niet druipt. Maar wanneer het netwerk is beschadigd door een barst of kras, het laat de olie vrij om gemakkelijk te stromen en opnieuw aan te sluiten. Huang zei dat het materiaal met elke holte kan worden gemaakt, lichtgewicht deeltje - niet alleen grafeen.

"De deeltjes immobiliseren in wezen de oliefilm, "Zei Huang. "Dus het blijft op zijn plaats."

De coating plakt niet alleen, maar het plakt goed, zelfs onder water en in ruwe chemische omgevingen, zoals zuurbaden. Huang stelt zich voor dat het kan worden geschilderd op bruggen en boten die van nature onder water staan, evenals op metalen constructies in de buurt van gelekte of gemorste zeer corrosieve vloeistoffen. De coating is ook bestand tegen sterke turbulentie en blijft aan scherpe hoeken plakken zonder te bewegen. Wanneer het van onder water op een oppervlak wordt geborsteld, de coating wordt gelijkmatig aangebracht zonder kleine luchtbelletjes of vocht op te sluiten die vaak leiden tot gaatjes en corrosie.