انسَ المطر الحمضي: قطرات المطر المشحونة كهربائيًا يمكن أن تؤدي إلى تآكل المعادن بطريقة لم نكن نعرفها من قبل

المعادن في كل مكان تحتاج إلى الحماية من التآكل، من السيارات المحبوبة إلى المباني الشهيرةوالمنحوتات والسفن.

ومع ذلك، وفقًا لبحث جديد، هناك مصدر للتآكل لم نكن على علم به، ولم يتم حسابه.

هذا المصدر هو الماء المشحون كهربائيا. يمكن شحن المياه بعدة طرق، من تمر عبر سحابة رعدية للانزلاق عبر الأسطح المختلفة.

مع العلم أن الماء يمكن أن يصبح مشحونًا ويؤدي إلى تآكل المعدن، أراد باحثون من معهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمرات في ألمانيا معرفة ما إذا كان هناك ارتباط.

وأظهرت تجارب الفريق أن الماء الذي يحمل شحنة كهربائية يمكن أن يحدث ثقوبًا في الطبقة الواقية التقليدية على النحاس من خلال عملية كهربائية مكثفة تعرف باسم انهيار عازل.

“لقد أثبتنا أن هذه القطرات المشحونة يمكن أن تتسبب في انهيار الطلاء كهربائيًا وتؤدي إلى تآكل المعدن.” يكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.

“بما أن قطرات الماء المشحونة تتشكل بشكل طبيعي، فإن آلية التآكل التي تم التغاضي عنها سابقًا قد تساهم في تدهور مواقع التراث الثقافي والمباني والسفن والسيارات والمكونات المعدنية الأخرى.”

أجرى الباحثون سلسلة من التجارب باستخدام مواد وإعدادات مختلفة.

في البداية، تدحرجت قطرات الماء على أربعة أسطح مشتركة (أ ورقة النبات، لوح رغوة PVC رقيق، البوليسترينوالكوارتز المطلي بمادة طاردة للماء)، ثم سقطت على عينات النحاس المطلية بأي منهما تفلون أو البوليسترين.

وفي حالة أخرى، انزلقت القطرات عبر سطح متواصل من مادة التيفلون لتغطي مادتين متجاورتين.

قام الباحثون بقياس شحنة قطرات الماء أثناء انزلاقها وأنماط التآكل بعد أن اصطدمت أو انزلقت آلاف وآلاف القطرات على الأسطح المعدنية المطلية.

وأظهرت التجارب معًا أن قطرات الماء تسببت في تلف المعادن المطلية مثل النحاس والذهب، ليس فقط من تأثير الاصطدام بها، ولكن أيضًا بمجرد التحرك عبرها.

باستخدام أ تقنية مجهرية قويةتمكن الباحثون من رؤية الضرر وتوصيف منتجات التفاعلات المسببة للتآكل التي حدثت.

عند إضافة قطرات ماء محايدة كهربائيًا إلى النحاس المحمي، لم يحدث أي ضرر.

ولم يدرك العلماء ذلك إلا مؤخرًا قطرات الماء المنزلقة يمكن شحنها من خلال تبادل الشحنات مع السطح (على غرار كيف تعمل الكهرباء الساكنة).

يعزز هذا العمل الجديد فهمنا لتأثير تلك القطرات المشحونة على المواد اليومية.

بمجرد أن ينكشف المعدن، يصبح عرضة للتآكل. ليس الأمر أن العلماء لم يلاحظوا ذلك المطر والماء لقد تحللت المعادن من قبل – إنها مشكلة معروفة على نطاق واسع – ولكن قد يتعين علينا إعادة التفكير في كيفية عزو هذا الضرر والحماية منه.

“يعزو الفهم التقليدي فشل الطلاء الناجم عن قطرات الماء بشكل رئيسي إلى آليتين: التآكل الفيزيائي الناجم عن القطرات المتحركة، والتحلل الكيميائي من المواد الحمضية والملوثات في القطرة”. يكتب الباحثين.

النتائج معبرة، لكن الدراسة اقتصرت على التجارب المعملية. في الوقت الراهن ليس واضحا كم مياه الأمطارعلى سبيل المثال، يمكن أن يحمل شحنة كهربائية كبيرة بما يكفي لإتلاف المعدن.

ومع ذلك، هذا احتمال واضح. ينبغي أن تكون الدراسات المستقبلية قادرة على تكوين صورة أوضح عن مقدار تدهور المواد الناتج عن قطرات الماء المشحونة هذه.

“يمكن أن تتولد القطرات المشحونة بشكل طبيعي في السحب والعواصف الرعدية وأمواج المحيط والنوافير والشلالات، أو عند الانزلاق فوق مواد كارهة للماء قبل اصطدامها بالمعدن المطلي.” يكتب الباحثين.

“وتحدث أيضًا في العمليات الصناعية مثل الرش الكهروستاتيكي والطباعة النافثة للحبر والتفاعلات في الإنتاج الكيميائي والصيدلاني. وبالتالي، قد يكون سبب التآكل هذا ذا صلة بالعديد من العمليات اليومية أو الصناعية.”

إذا تمكن العلماء من تحديد حجم التهديد بشكل أفضل المياه المشحونة كهربائيا بالنسبة للمعادن المحمية، يمكنهم أيضًا تطوير طبقات طلاء محسنة للحماية من انهيار العزل الكهربائي الذي لوحظ هنا.

والآن بعد أن عرفوا ما الذي يجب البحث عنه، يعتقد فريق الدراسة أن تآكلًا مشابهًا يمكن أن يحدث في مواد أخرى أيضًا، بخلاف تلك التي اختبروها.

متعلق ب: يبدو أن معظم المواد تخضع لـ “قاعدة الأربعة”، والعلماء في حيرة من أمرهم

“يمكن أن تتسبب القطرات المشحونة طبيعيًا في انهيار الطلاء كهربائيًا، مما يؤدي إلى بدء أو تفاقم تآكل المعادن المطلية.” يكتب الباحثين.

“يمكن للنتائج التي توصلنا إليها تحسين استراتيجيات مكافحة التآكل والتأكيد على الحاجة إلى مواد وقائية قادرة على مقاومة الضرر الناجم عن قطرات الماء.”

وقد تم نشر البحث في طبيعة.