È difficile credere che una minuscola crepa possa abbattere una gigantesca struttura metallica. Ma a volte i ponti crollano, la rottura delle tubazioni e il distacco delle fusoliere dagli aeroplani a causa della corrosione difficile da rilevare in piccole crepe, graffi e ammaccature.

Un team della Northwestern University ha sviluppato una nuova strategia di rivestimento per il metallo che si auto-ripara in pochi secondi quando viene graffiato, graffiato o incrinato. Il nuovo materiale potrebbe impedire che questi minuscoli difetti si trasformino in corrosione localizzata, che possono causare il cedimento delle strutture principali.

"La corrosione localizzata è estremamente pericolosa, " disse Jiaxing Huang, che ha condotto la ricerca. "È difficile prevenire, difficile da prevedere e difficile da rilevare, ma può portare a un fallimento catastrofico".

Se danneggiato da graffi e crepe, Il sistema in attesa di brevetto di Huang scorre prontamente e si riconnette per guarire rapidamente proprio davanti agli occhi. I ricercatori hanno dimostrato che il materiale può guarire ripetutamente, anche dopo aver graffiato lo stesso identico punto quasi 200 volte di seguito.

Lo studio è stato pubblicato oggi (28 gennaio) in Ricerca , il primo Science Partner Journal lanciato di recente dall'American Association for the Advancement of Science (AAAS) in collaborazione con la China Association for Science and Technology (CAST). Huang è professore di scienza e ingegneria dei materiali alla McCormick School of Engineering della Northwestern.

Sebbene esistano già alcuni rivestimenti autorigeneranti, questi sistemi in genere funzionano per danni di dimensioni da nanometri a micron. Per sviluppare un rivestimento in grado di guarire graffi più grandi su scala millimetrica, Huang e la sua squadra sembravano fluidi.

"Quando una barca attraversa l'acqua, l'acqua torna subito insieme, " Huang ha detto. "Il 'taglio' guarisce rapidamente perché l'acqua scorre prontamente. Siamo stati ispirati a realizzare che i fluidi, come oli, sono l'ultimo sistema di auto-guarigione."

Ma gli oli comuni scorrono troppo facilmente, ha notato Huang. Quindi lui e il suo team avevano bisogno di sviluppare un sistema con proprietà contraddittorie:abbastanza fluido da fluire automaticamente ma non così fluido da gocciolare dalla superficie del metallo.

Il team ha affrontato la sfida creando una rete di particelle leggere, in questo caso capsule di grafene, per addensare l'olio. La rete fissa il rivestimento ad olio, impedendogli di gocciolare. Ma quando la rete è danneggiata da una crepa o da un graffio, rilascia l'olio per fluire prontamente e riconnettersi. Huang ha detto che il materiale può essere realizzato con qualsiasi cavità, particella leggera, non solo grafene.

"Le particelle essenzialmente immobilizzano il film d'olio, " Huang ha detto. "Così rimane al suo posto."

Il rivestimento non solo si attacca, ma aderisce bene, anche sott'acqua e in ambienti chimici difficili, come bagni acidi. Huang immagina che potrebbe essere dipinto su ponti e barche che sono naturalmente sommersi sott'acqua, nonché su strutture metalliche vicino a fluidi altamente corrosivi fuoriusciti o fuoriusciti. Il rivestimento può anche resistere a forti turbolenze e aderire agli angoli acuti senza muoversi. Quando viene spazzolato su una superficie dall'acqua, il rivestimento va avanti in modo uniforme senza intrappolare minuscole bolle d'aria o umidità che spesso portano a fori di spillo e corrosione.