Un rivestimento a base di grafene in fase di sviluppo presso UB mantiene un pezzo di acciaio privo di ruggine (in primo piano), in netto confronto con un foglio di acciaio arrugginito (sfondo).
(Phys.org) -- I ricercatori dell'Università di Buffalo stanno facendo progressi significativi sull'acciaio antiruggine utilizzando un composito a base di grafene che potrebbe fungere da alternativa non tossica ai rivestimenti che contengono cromo esavalente, un probabile cancerogeno.
Nei primi esperimenti degli scienziati, pezzi di acciaio rivestiti con la vernice high-tech sono rimasti privi di ruggine solo per pochi giorni se immersi continuamente in acqua salata, un ambiente che accelera la corrosione.
Regolando la concentrazione e la dispersione del grafene all'interno del composito, i ricercatori hanno aumentato a circa un mese il tempo in cui l'acciaio trattato può sopravvivere in salamoia. (Poiché la salamoia è un ambiente estremamente duro, il tempo di sopravvivenza dell'acciaio rivestito nel mondo reale sarebbe molte volte più lungo.)
I chimici UB che guidano il progetto sono Sarbajit Banerjee, dottorato di ricerca, un assistente professore, e Robert Dennis, uno studente di dottorato. Il loro prossimo passo è usare un $ 50, 000 sovvenzione dell'Istituto per la prevenzione dell'inquinamento dello Stato di New York per migliorare il potere duraturo del composito di grafene, così come la qualità della sua finitura.
Tata Acciaio, una società internazionale che ha fornito finanziamenti passati per i progetti di Banerjee, ha aiutato gli scienziati a testare campioni di dimensioni maggiori, ha detto Banerjee.
Portare il rivestimento sul mercato potrebbe non solo giovare alla salute pubblica, ma anche salvare posti di lavoro, dissero Dennis e Banerjee.
"Il nostro prodotto può essere fatto funzionare con l'hardware esistente di molte fabbriche specializzate nella cromatura elettrolitica, compresi i negozi di lavoro nel New York occidentale che sono cresciuti intorno a Bethlehem Steel, " ha detto Banerjee. "Questo potrebbe dare alle fabbriche la possibilità di reinventarsi in modo sano in un ambiente normativo che sta diventando sempre più duro quando si tratta di inquinamento da cromo".
Grafene, il materiale più sottile e resistente che l'uomo conosca, consiste in un singolo strato di atomi di carbonio legati in una disposizione a nido d'ape.
Le proprietà idrofobe e conduttive del materiale possono aiutare a prevenire la corrosione, respingendo l'acqua e arrestando le reazioni elettrochimiche che trasformano il ferro in ossido di ferro, o ruggine, ha detto Banerjee.
I ricercatori di UB stanno sviluppando rivestimenti anticorrosivi a base di grafene. Qui, tre soluzioni per l'acciaio antiruggine contengono quantità variabili di grafene.
Ufficio Scientifico di UB, Technology Transfer and Economic Outreach (STOR) ha presentato una domanda di brevetto provvisoria per proteggere il rivestimento che Banerjee e Dennis stanno perfezionando. In qualità di sponsor della ricerca e grazie al contributo inventivo dei dipendenti Tata, Tata Steel ha anche alcuni diritti sulla tecnologia.
"Tata Steel ha sempre dimostrato la leadership nel motivare la ricerca innovativa e lo sviluppo di prodotti sfruttando le partnership con le università. UB è stata una delle nostre scelte per lo sviluppo di tecnologie di rivestimento all'avanguardia su substrato di acciaio, " disse Debashish Bhattacharjee, dottorato di ricerca, Direttore del gruppo per la ricerca di Tata Steel, Sviluppo e tecnologia.
"Lo sviluppo di un'alternativa ecologica al cromo esavalente rivoluzionerebbe davvero questo settore, " ha detto Anahita Williamson, dottorato di ricerca, direttore del New York State Pollution Prevention Institute (NYSP2I), un centro di ricerca e trasferimento tecnologico finanziato dal Dipartimento per la conservazione ambientale dello Stato di New York. "L'industria della placcatura dei metalli ha identificato questo come un progetto di ricerca ad alta priorità e NYSP2I è entusiasta di supportare i ricercatori di UB nei loro sforzi per sviluppare soluzioni".
L'Istituto per la prevenzione dell'inquinamento dello Stato di New York, con sede presso il Rochester Institute of Technology (RIT), è una partnership tra RIT, Università di Clarkson, Istituto Politecnico Rensselaer, UB e la rete statale dei centri regionali di sviluppo tecnologico.
