«باران باردار» چیست و چگونه فلزات را تخریب میکند؟
فلزات در همهجا، از خودروهای محبوب گرفته تا ساختمانهای تاریخی، مجسمهها و کشتیها، به محافظت در برابر خوردگی نیاز دارند. اما پژوهشی جدید نشان میدهد منبعی برای خوردگی وجود دارد که تاکنون از آن غافل بودهایم: «آب دارای بار الکتریکی». آب میتواند به روشهای مختلفی باردار شود؛ برای مثال هنگام عبور از ابرهای طوفانی یا حرکت روی سطوح مختلف.
فرادید| از آنجا که آب هم میتواند بار الکتریکی پیدا کند و هم موجب خوردگی فلزات شود، پژوهشگران مؤسسه ماکس در آلمان بررسی کردند که آیا این دو پدیده با یکدیگر ارتباط دارند یا نه.
به گزارش فرادید؛ آزمایشهای آنها نشان داد قطرات آبِ باردار میتوانند در پوشش محافظ معمول مس سوراخهایی ایجاد کنند. این اتفاق از طریق فرایند الکتریکی شدیدی به نام شکست دیالکتریک رخ میدهد؛ فرایندی که در آن یک ماده عایق، در اثر شدت بالای میدان الکتریکی، خاصیت عایقی خود را از دست میدهد.
پژوهشگران در مقاله خود مینویسند: «نشان دادیم که این قطرات باردار میتوانند باعث شکست الکتریکی پوشش و در نتیجه آغاز خوردگی فلز شوند».
از آنجا که قطرات آب میتوانند بهطور طبیعی و خودبهخودی باردار شوند، این سازوکار که تاکنون نادیده گرفته شده است، ممکن است در تخریب تدریجی بناهای میراث فرهنگی، ساختمانها، کشتیها، خودروها و دیگر اجزای فلزی نقش داشته باشد.
پژوهشگران مجموعهای از آزمایشها را با مواد و شرایط مختلف انجام دادند. در یکی از آنها، قطرات آب روی چهار سطح رایج، از جمله برگ گیاه، تخته فوم پیویسی، پلیاستایرن و کوارتز پوشیدهشده با ماده آبگریز حرکت کردند و سپس روی نمونههای مسی پوشیدهشده با تفلون یا پلیاستایرن افتادند. در آزمایشی دیگر نیز قطرات آب روی سطحی پیوسته از تفلون حرکت کردند که دو ماده متفاوت را در کنار یکدیگر پوشانده بود.
پژوهشگران میزان بار الکتریکی قطرات را هنگام حرکت اندازه گرفتند و پس از برخورد یا عبور هزاران قطره از روی فلزات پوششدار، الگوهای خوردگی را بررسی کردند.
نتایج نشان داد قطرات آب میتوانند به پوشش فلزاتی مانند مس و طلا آسیب بزنند؛ این آسیب نهفقط بر اثر برخورد قطره با سطح، بلکه حتی صرفاً در اثر حرکت قطره روی سطح نیز ایجاد میشود.
با استفاده از روشهای پیشرفته میکروسکوپی، پژوهشگران توانستند آثار این آسیب و محصولات واکنشهای خورنده ایجادشده را مشاهده و شناسایی کنند. در مقابل، هنگامی که قطرات آب خنثی و فاقد بار الکتریکی روی مس محافظتشده ریخته شدند، هیچ آسیبی مشاهده نشد.
دانشمندان تنها در سالهای اخیر متوجه شدهاند که قطرات آب هنگام حرکت روی سطوح میتوانند از طریق تبادل بار الکتریکی با سطح، باردار شوند؛ پدیدهای شبیه سازوکار ایجاد الکتریسیته ساکن.
این پژوهش درک ما از تأثیر این قطرات باردار بر مواد روزمره را گسترش میدهد. هنگامی که پوشش محافظ فلز آسیب ببیند و سطح فلز در معرض محیط قرار گیرد، خوردگی میتواند آغاز شود.
البته دانشمندان از مدتها پیش میدانستند که باران و آب میتوانند فلزات را تخریب کنند، اما یافته جدید نشان میدهد شاید لازم باشد درک خود از علت این تخریب را بازنگری کنیم. تاکنون معمولاً شکست پوششهای محافظ در اثر قطرات آب را به دو عامل اصلی نسبت میدادند: سایش فیزیکی ناشی از حرکت قطرات و تخریب شیمیایی ناشی از مواد اسیدی و آلایندههای موجود در قطرات.
با این حال، نتایج این پژوهش فعلاً تنها بر آزمایشهای آزمایشگاهی متکی است و هنوز مشخص نیست چه میزان از آب باران در طبیعت بار الکتریکی قابلتوجهی دارد و آیا این مقدار برای آسیبزدن به فلزات کافی است یا نه.
با این وجود، چنین امکانی کاملاً جدی است. پژوهشهای آینده میتوانند مشخص کنند چه میزان از فرسایش و تخریب مواد واقعاً ناشی از قطرات آب باردار است.
پژوهشگران میگویند قطرات باردار میتوانند بهطور طبیعی در ابرها، توفانهای تندری، امواج دریا، فوارهها و آبشارها ایجاد شوند؛ همچنین ممکن است قطرات هنگام حرکت روی مواد آبگریز، پیش از برخورد با فلز پوششدار، بار الکتریکی پیدا کنند.
