Tlenki metali mogą chronić przed korozją

Fot. Pixabay, CC0

Niedawno naukowcy odkryli, że powłoka ochronna z tlenków metali może odkształcać się, jakby była cieczą i wypełniać wszelkie pęknięcia i szczeliny, jeśli tylko zostanie nałożona w odpowiednio cienkie warstwie. Może to zapobiec przenikaniu drobnych cząsteczek przez większość materiałów, jak np. wodoru w ogniwach paliwowych.

Większość metali, z wyjątkiem złota, ma tendencję do utleniania się pod wpływem powietrza i wody. W wyniku tego powstaje rdza na żelazie, srebro matowieje, a miedź i mosiądz śniedzieją. Nie tylko o efekty wizualne jednak tu chodzić. Proces ten może doprowadzić do pęknięć lub nawet awarii całej konstrukcji. Istnieją jednak trzy znane tlenki mogące posłużyć jako bariera ochronna przed dalszym utlenianiem i są to: tlenek glinu, tlenek chromu i dwutlenek krzemu.

Ju Li, profesor MIT i autorka artykułu opisującego nowe odkrycie, powiedziała: "Staraliśmy się zrozumieć, dlaczego mają one takie niezwykłe właściwości, które zapewniają doskonałą odporność na korozję." Zespół użył wysoce wyspecjalizowanych przyrządów do szczegółowej obserwacji powierzchni metali pokrytych tymi tlenkami, aby zobaczyć, co dzieje się w razie narażenia na działanie środowiska tlenowego.

Okazało się, że tlenek glinu, może mieć właśnie takie płynne właściwości, nawet w temperaturze pokojowej, jeśli zostanie nałożony w wystarczająco cienkiej warstwie o grubości około 2 do 3 nanometrów.

W tradycyjnym wyobrażaniu tlenki metali istnieją jako materiały kruche i pękające. Po raz pierwszy jednak udało się poobserwować je w nanoskali. Podejście to wykazało, że warstwa tlenku glinu, zwykle tak krucha, że roztrzaskałaby się pod wpływem naprężeń, może być odkształcalna, jeśli tylko jest wystarczająca cienka. Technicznie rzecz biorąc, materiał jest rodzajem szkła, ale porusza się jak płyn i całkowicie pokrywa powierzchnię.

"Ludzie nie mogą sobie wyobrazić, że tlenek metalu może być ciągliwy" - mówi badacz z zespołu Yang Yang. A tymczasem trzeba sobie uzmysłowić, że związki chemiczne przyjmują różnorodne postaci. Na przykład, szafir jest formą dokładnie tego samego materiału, tlenku glinu, ale jego krystaliczna postać sprawia, że jest bardzo pięknym kamieniem i jednocześnie mocnym materiałem.

(KB)