ساخت پوشش‌های هوشمند ارسال کننده علایم برای پایش خوردگی فلزات

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، مبینا مرادی، دانش آموخته دکتری مهندسی مواد و متالورژی گفت: بیشتر پوشش‌های پلیمری بر اثر قرار گرفتن در معرض محیط به مرور با جذب آب و نفوذ عوامل خورنده مانند یون کلر، خاصیت خود را از دست داده و نه تنها در دراز مدت قادر به مقاومت در برابر خوردگی نیستند، بلکه به علت جذب رطوبت در فصل مشترک پوشش و زیرلایه فلزی ممکن است عامل تشدید خوردگی به صورت موضعی و ایجاد خوردگی حفره‌ای (pitting) نیز شوند.

وی با اشاره به دلیل ایجاد خوردگی در پوشش‌های پلیمری در معرض محیط، افزود: بر اثر جذب رطوبت و املاح موجود در آب، عوامل خورنده در زیر پوشش در گذر زمان نفوذ و این محل به صورت موضعی زیرلایه فلزی را پوسیده خواهد کرد؛ لذا در این کار هدف ما ایجاد پوششی هوشمند است به معنای اینکه بر اثر قرار گرفتن در محیط خورنده، علایمی تولید کند که نه تنها جلوی خوردگی را بگیرد بلکه به مرور زمان مقاومت به خوردگی آن را نیز افزایش دهد.

این دانش آموخته دانشگاه امیرکبیر اضافه کرد: در این راستا ما با استفاده از پوشش‌هایی بر پایه پلی آنیلین و استفاده از نانوپرکننده‌هایی مانند گرافن و گاباپنتین، این پوشش‌های هوشمند را ایجاد کردیم. این پوشش بر اثر اسیدی شدن محیط یا قرار گرفتن در معرض اکسیژن، نوعی علامت آندی به زیرلایه فولاد ۳۰۴ اعمال می‌کند تا از طریق حفاظت آندی، زیرلایه را مقاوم کند.

مرادی درباره اجرای این مطالعات گفت: در این پژوهش، از مونومر آنیلین به همراه آمینوفنول و وینیل الکل و یکسری افزودنی‌های دیگر استفاده شد تا به روش رسوب‌دهی آندی یک لایه یکپارچه بر سطح فولاد ۳۰۴ ایجاد شود.

وی تاکید کرد: در این رساله تحقیقاتی، توانستیم با دستورالعمل‌های نسبتاً جدید و خلاقانه، علایم دریافتی از این پوشش هوشمند را به صوت تبدیل کنیم و لذا با شنیدن این صوت می‌توان به عمق و تعداد حفراتی که ممکن است در زیرلایه فولادی به مرور زمان ایجاد شود، پی برد.

به گفته این محقق پوشش‌های هوشمند بدست آمده به قدری مقاومت به خوردگی ایجاد کرده که این علایم بعد از زمان‌های نسبتاً طولانی، هنوز نشانه‌ای از خوردگی موضعی از خود بروز نداده ولی در مواردی با تشدید شرایط خورنده در آزمایشگاه، توانستیم در مورد پوشش‌هایی ضعیف‌تر، این تبدیل سیگنال را انجام داده و صوت ایجاد حفرات ریز را بشنویم.

دانش آموخته دکتری مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر کاربرد نتایج این تحقیقات را در صنایع تولید مواد شیمیایی و صنایع غذایی که باید مساله خوردگی به صورت روزانه پایش و ارزیابی شود قابل استفاده دانست و ادامه داد: علاوه بر اینها در صنایع مرتبط با بازیافت فلزات، دمنده‌ها، سانتریفیوژها، پمپ‌ها و پروانه‌ها نیز قابل استفاده است.

به گفته وی نتایج این کار تحقیقاتی تاکنون به صورت انتشار ۵ مقاله ISI با کیفیت بسیار خوب در برخی مجلات منتشر شده و یک مقاله دیگر نیز در دست تهیه است.

مرادی از ویژگی‌های جالب توجه این طرح را تلفیق نتایج تجربی و آزمایشگاهی با شبیه‌سازی‌های اتمی و تئوری تابعی چگالی (DFT) برای کاربرد‌های صنعتی بیان کرد و گفت: مزیت این طرح بر طرح‌های مشابه، قیمت تمام شده نسبتاً مناسب آن است. به طوری که حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد قیمت زیرلایه فولادی صرف پوشش‌دهی آن می‌شود و برنامه کامپیوتری ایجاد شده برای تبدیل علایم خوردگی و امکان پایش برخط خوردگی آن درحال حاضر توسط تیم تحقیقاتی تهیه شده و قابل استفاده است.

مبینا مرادی، دانش آموخته دکتری مهندسی مواد و متالورژی با راهنمایی و هدایت دکتر پیروز مرعشی و دکتر میلاد رضائی از اعضای هیات علمی دانشگاه این طرح را با عنوان "ایجاد پوشش‌های هوشمند نانوکامپوزیتی پلی آنیلین روی بستر فولاد ضد زنگ ۳۰۴ به منظور بهبود مقاومت به خوردگی" اجرایی کردند.