¿Qué afecta a casi todo lo que está hecho de metal, desde automóviles hasta botes, tuberías subterráneas e incluso los empastes en los dientes? Corrosión: un proceso lento de descomposición. A un costo global de billones de dólares anuales, tiene un alto precio, sin mencionar los riesgos potenciales para la seguridad, el medio ambiente y la salud que plantea.
"La corrosión ha sido un problema importante durante mucho tiempo", dijo Jacob Israelachvili, profesor de ingeniería química de la Universidad de California en Santa Bárbara. Particularmente en espacios reducidos: espacios finos entre las partes de la máquina, el área de contacto entre el hardware y la placa de metal, detrás de los sellos ydebajo de juntas, costuras donde se unen dos superficies: la observación cercana de tal disolución electroquímica había sido un desafío enorme, agregó.
ya no.
Utilizando un dispositivo llamado Aparato de Fuerzas Superficiales SFA desarrollado por Israelachvili, él y su equipo de investigación investigaron el proceso de corrosión en grietas y picaduras y pudieron ver en tiempo real el proceso de corrosión en superficies confinadas.con el estudiante graduado Howard Dobbs y el científico del proyecto Kai Kristiansen de UCSB, y colegas en el Max-Planck-Institut für Eisenforschung en Düsseldorf, el estudio se publica en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Con el SFA, podemos determinar con precisión el grosor de nuestra película metálica de interés y seguir el desarrollo a lo largo del tiempo a medida que avanza la corrosión", dijo Kristiansen. La configuración de los investigadores también les permitió controlar la composición de la sal de la solucióny temperatura, así como el potencial eléctrico de la superficie de níquel.
La corrosión por grietas y picaduras no es el tipo de oxidación superficial generalizada que se puede ver en los cascos de viejos barcos expuestos al océano. En cambio, son ataques intensos y localizados, donde la descomposición visible puede parecer engañosamente menor. De hecho, las cosas parecen aparecerbien hasta que fallan catastróficamente: las máquinas se rompen, los puentes se abrochan, los motores de los barcos marinos funcionan mal, los empastes dentales se caen.
Para este experimento, los investigadores estudiaron una película de níquel contra una superficie de mica. Se centraron en el inicio de la corrosión, el punto en el que la superficie del metal comienza a disolverse. Observaron que la degradación del material no se produjo de manera homogéneaPor el contrario, ciertas áreas, lugares donde probablemente hubo grietas a microescala y otros defectos en la superficie, experimentarían una corrosión local intensa que provocaría la aparición repentina de fosas.
"Es muy anisotrópico", dijo Israelachvili, explicando que incluso dentro de las grietas, están sucediendo cosas diferentes cerca de la abertura en lugar de en el fondo de la grieta. "Debido a que se produce difusión, afecta la velocidad a la que el metal disuelve ambosdentro y fuera de la grieta. Es un proceso muy complejo "
"El primer paso en el proceso de corrosión suele ser muy importante, ya que eso le dice que cualquier capa de superficie protectora se ha roto y que el material subyacente está expuesto a la solución", dijo Dobbs. A partir de ahí, según los investigadores,la corrosión se propaga desde los pozos y a menudo lo hace rápidamente, porque el material subyacente no es tan resistente al fluido corrosivo.
"Uno de los aspectos más importantes de nuestro hallazgo es la importancia de la diferencia de potencial eléctrico entre la película de interés y la superficie de aplicación al iniciar la corrosión", agregó Kristiansen. Cuando la diferencia de potencial eléctrico alcanza un cierto valor crítico, cuanto máses probable que comience la corrosión y se propague más rápido. En este caso, la película de níquel experimentó corrosión mientras que la mica más químicamente inerte permaneció entera
"Hemos visto este interesante efecto antes con otros materiales metálicos y no metálicos", dijo Dobbs. "Tenemos algunas piezas del rompecabezas, pero aún estamos tratando de desentrañar el mecanismo completo de este fenómeno".
Esta investigación sobre mecanismos de corrosión en micro y nanoescala en tiempo real proporciona información valiosa sobre la cual los científicos pueden construir, lo que puede conducir a modelos y predicciones de cómo y cuándo es probable que los materiales en espacios confinados se corroan.
"Básicamente se trata de prolongar la vida útil de los metales y dispositivos", dijo Israelachvili. Especialmente en estos días donde los dispositivos pueden ser muy pequeños, e incluso puedes ponerlos en el cuerpo, agregó, entendiendo cómo proteger adecuadamente la corrosiónLas superficies propensas reducirán la necesidad de reemplazarlas debido a daños.
Por el contrario, comprender cómo acelerar la disolución donde sería apropiado también sería beneficioso, como con los cementos no tradicionales p. Ej., Aluminosilicato que producen menos dióxido de carbono.
"Un paso importante en la formación del cemento es la disolución de los ingredientes principales del cemento, sílice y alúmina, que es muy lenta y requiere condiciones altamente cáusticas inseguras para su uso en la producción a gran escala", dijo Dobbs. "Mejorando la velocidad de disolución mientrasevitar la necesidad de soluciones cáusticas inseguras eliminaría una barrera tecnológica en la implementación de cementos no tradicionales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Original escrito por Sonia Fernández. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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