Самовосстанавливающиеся оксиды металлов помогут бороться с коррозией

Большинство металлов, за исключением золота, окисляются при взаимодействии с воздухом и водой. Этот процесс проявляется в виде ржавчины на листах железа или тусклой окраской на серебряных предметах. В итоге реакция ослабляет металл и приводит к повреждениям. Однако существуют три элемента, чьи оксиды защищают от окисления: алюминий, хром и кремний. Специалисты Массачусетского технологического института выяснили, что тонкая пленка оксида алюминия ведет себя подобно жидкости и заполняет мелкие трещины.

Группа исследователей, возглавляемая аспирантом Ян Яном, наблюдала с помощью специальных инструментов за поверхностью металла, подвергающегося окислению. Для этого они использовали модернизированную версию трансмиссионного электронного микроскопа. Он предназначен для отслеживания процесса, известного как коррозионное растрескивание под напряжением. Этот вид разрушения, представляющий собой воздействие растягивающего напряжения и коррозионной среды (перегретый пар), крайне опасен для газовой промышленности.

Обычный твердый защитный слой недолговечен. На его поверхности образуются трещины, через которые кислород проникает внутрь и окисляет металл. Ян пояснил, что они хотели сделать защитную пленку похожей на жидкость, чтобы разрывы зарастали сами собой, — и у них это получилось. Оказалось, достаточно уменьшить толщину слоя до двух-трех нанометров, чтобы оксид проявил свойства жидкости. Ян рассказал:

«Обычно люди думают, что оксид металла будет хрупким, но никто никогда не наблюдал, как он деформируется при комнатной температуре. Они даже не могут представить, что оксид металла может быть таким эластичным».

По словам специалистов, это первый случай, когда ученые наблюдали поведение оксида алюминия почти при атомном разрешении. Они показали, что его покрытие может вдвое растягиваться, прикрывая трещины. Потенциально такая технология будет полезной почти в любом металлургическом деле.

В прошлом году сотрудники Университета Британской Колумбии создали металлизированное стекло, способное не только регулировать проходящий через него свет, но и в перспективе превращать обычное окно в телевизор.