קל לראות בעין בלתי מזוינת שהשארת מסמרים ישנים בגשם עלולה לגרום לחלודה. יש צורך במיקרוסקופים ובספקטרוסקופיה עיניים חדות ואף חד כדי לראות כיצד ברזל מאכל ויוצר מינרלים חדשים, במיוחד במים המכילים כמויות קטנות של נתרן וסידן.

הודות לטכניקה חדשה שפותחה על ידי כימאים באוניברסיטת מישיגן הטכנולוגית, ניתן ללמוד את השלבים הראשוניים של התהליך ביתר פירוט באמצעות ניתוח פני השטח. הצוות מובל על ידי קתרין פרין, פרופסור עוזרת לכימיה, ולאחרונה פרסם את המאמר האחרון שלהם ב-The Journal of Physical Chemistry A.

הממצא העיקרי של הצוות הוא שהקטיונים ביוני נתרן או סידן הטעונים בתמיסה - משפיעים על סוג סרט הקרבונט שצומח בעת חשיפה לאוויר, המורכב מחמצן אטמוספרי ופחמן דו חמצני. החשיפה ההדרגתית של חמצן ופחמן דו חמצני מייצרת סרט קרבונט ספציפי לקטיונים. הידרוקסידי ברזל בצורות וצורות שונות אינם נחשפים בהדרגה לאוויר ואינם ספציפיים לקטיונים.

הבנה טובה יותר של תהליך זה ושל קצב היווצרות המינרלים פותחת אפשרויות לניטור לכידת פחמן דו חמצני, תוצרי לוואי של איכות המים ושיפור ניהול התשתית של גשרים וצינורות ישנים.

המתודולוגיה הולכת בינתחומית

למרות שחלודה ומינרלים נלווים מברזל הם חלק ידוע מהחיים על פני כדור הארץ, הסביבה בה הם נוצרים מורכבת ומגוונת מאוד. חלודה מורכבת בדרך כלל מתחמוצת ברזל וברזל הידרוקסיד, אך קורוזיה יכולה להוביל גם להיווצרות של ברזל קרבונט ומינרלים אחרים. עבור כל צורה, קשה להבין את התנאים הטובים ביותר למנוע או לגדל אותה. פרין משתמש בבעיות סביבתיות מרכזיות כמו משבר מי הצור כדוגמה כדי להמחיש כיצד דברים פשוטים כמו חלודה יכולים בקלות ליפול לתגובות מעקב מורכבות יותר ולא רצויות יותר.

אנחנו רוצים למדוד ולחשוף תגובות כימיות בסביבות אמיתיות", אמרה פרין והוסיפה שהצוות שלה מקדיש תשומת לב מיוחדת לכימיה של פני השטח, לשכבות דקות ולסרטים המקיימים אינטראקציה עם מים, מתכת ואוויר. "עלינו להשתמש בהם בניתוח שלנו. כלים רמה גבוהה של רגישות [משטח] כדי לקבל את המידע הנכון, כך שנוכל באמת לדעת מהו מנגנון פני השטח וכיצד [ברזל] משתנה.

מדע השטח של חומרי מחקר הוא אינטרדיסציפלינרי באופיו. ממדעי החומרים לגיאוכימיה, מהנדסה אזרחית ועד כימיה, פרין רואה בעבודתה גשר כדי לעזור לדיסציפלינות אחרות ליידע טוב יותר את התהליכים, המודלים, ההתערבויות והחידושים שלהם. מסיבה זו, המחקר של הצוות שלה דורש דיוק גבוה ורגישות גבוהה.

למרות ששיטות אחרות לניטור קורוזיה פני השטח וצמיחת הסרט אכן קיימות, המעבדה של פרין משתמשת בשיטת כימיה של פני השטח שניתן להשתמש בה כדי לנתח תהליכי הפחתה וחמצון אחרים בסביבות מורכבות. בסדרה של מאמרים, הם סקרו את התהליך התלת-שלבי שלהם - הערכת שינויים בהרכב האלקטרוליטים ושימוש בחמצן ופחמן דו חמצני באוויר כמגיבים כדי לצפות בתצפית בזמן אמת של מינרלים שונים באוויר-נוזל-מוצק בצורת הממשק.

מדידה מדויקת היא העדשה המולקולרית של התבוננות בכימיה

טכניקות הניתוח המשמשות את הצוות הן טכנולוגיות רגישות פני השטח: ספקטרוסקופיה קליטת השתקפות אינפרא אדום מאופנת קיטוב (PM-IRRAS), ספקטרוסקופיה של פורייה טרנספורמציה אינפרא אדום (ATR-FTIR), ספקטרוסקופיה של פוטואלקטרון רנטגן (XPS) ומיקרוסקופיה של כוח אטומי. (AFM).

"הספקטרום אומר לנו תכונות כימיות; המיקרוסקופ אומר לנו שינויים פיזיקליים," אמר פרין. "[בזמן אמת עם AFM] [הדמיה] ניסויי הקורוזיה האלה הם באמת קשים כי פני השטח משתנה כל הזמן והפתרון משתנה במהלך תהליך הקורוזיה."

מה שהתמונה חושפת הוא סדרה של חריפות, לעיסה ופירוק פני השטח, הנקראת קורוזיה, היוצרת אתרי גרעין לצמיחת מינרלים. החלק העיקרי הוא להתבונן בשלב הראשוני כפונקציה של זמן.

"אנחנו יכולים לראות קורוזיה וצמיחת סרט לאורך זמן. סידן כלוריד [תמיסת] נוטה לשחית את פני השטח מהר יותר כי יש לנו יותר יוני כלוריד, אבל גם קרבונטים נוצרים מהר יותר", אמרה פרין, והוסיפה כי בסרטון שהוקלט במעבדה שלה. , ניתן לראות כיצד תמיסת הנתרן כלורי מאכלת בהדרגה את פני הברזל וממשיכה להחליד כשהתמיסה מתייבשת.

היא הוסיפה כי מאחר וברזל נמצא בכל מקום במערכת הסביבתית, האטה והתבוננות מדוקדקת ביצירת המינרלים מסתכמת בהתאמת המשתנים של האופן שבו הוא הופך בפתרונות שונים ונחשף לאוויר.

שיטת הקטליזה על פני השטח של הצוות עוזרת לחוקרים להבין טוב יותר את מדע הסביבה הבסיסי וסוגים אחרים של תהליכי פני שטח. יש לקוות שהשיטות שלהם יכולות לעזור לגלות את המנגנונים הגורמים לזיהום מים, למצוא דרכים להפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני, למנוע קריסת גשרים, להוות השראה לעיצובים חכמים יותר ודלקים נקיים יותר, ולספק הבנה מעמיקה יותר של התהליכים הגיאוכימיים.

קישור למאמר זה: כיצד מתרחשת קורוזיה מתכת?

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין services.ISO 9001: 2015 ו- AS-9100 מוסמכים. דיוק מהיר 3, 4 ו -5 צירים עיבוד CNC שירותים כולל כרסום, מתכת לפי מפרט הלקוח, מסוגלים לחלקים מתכתיים ופלסטיים במכונה עם סובלנות +/- 0.005 מ"מ. שירותים משניים כוללים CNC וטחינה שחיקה, חיתוך לייזר,הִתעַמְלוּת,למות הליהוק, מתכת ו הַטבָּעָה. מתן אבות טיפוס, הפקות ייצור מלאות, תמיכה טכנית ובדיקה מלאה רכב, תעופה וחלל, עובש ומתקן, תאורת led,רפואי, אופניים, וצרכנים אלקטרוניקה תעשיות. אספקה ​​בזמן. ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן המסירה הצפוי. אנו אסטרטגיה איתך לספק את השירותים המשתלמים ביותר שיעזרו לך להגיע ליעד שלך, ברוך הבא לפנות אלינו ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.