工程师开发灵活的自愈材料来保护钢免受元素影响

考虑到柔性设备而制成的硫和硒绝缘体可能已经找到了它的真正命运：作为钢的防腐涂层。

莱斯大学材料科学家 Pulickel Ajayan 实验室开发的这种化合物证明，它比大多数柔性材料具有更高的介电性(绝缘性)，并且比大多数电介质更柔韧，使其成为可弯曲手机等电子元件的理想候选材料。

与此同时，材料的创作者也在思考：它还能做什么?

“甚至在我们第一次报道这种材料之前，我们就在寻找更多的应用，”该研究的首席研究员、乔治 R. 布朗学院材料科学和纳米工程助理研究教授、材料科学家 Muhammad Rahman 说。工程。

“所以我们想，让我们把它放在盐水中，看看会发生什么，”他说。

“最重要的是，我们发现粘弹性涂层是自我修复的，”莱斯研究生和共同主要作者 MASR Saadi 说。

赖斯和南达科他州矿业与技术学院的实验结果在 Advanced Materials 中发现，可能是基础设施的福音——建筑物、桥梁和任何水面上或水下由钢制成的东西——需要保护元素。

研究人员指出，硫硒结合了无机涂层的最佳性能，如锌基和铬基化合物，可阻隔水分和氯离子，但不能减少硫酸盐还原生物膜，以及聚合物基涂层在非生物条件下保护钢但易受腐蚀微生物引起的腐蚀。

在对材料的第一次测试中，实验室用硫硒合金涂覆小块普通“低碳钢”，并用一块普通钢作为对照，将两者都沉入海水中一个月。所述涂覆的钢表现出无变色或其他变化，但裸钢显著生锈，他们报告。事实证明，该涂层在浸入水中时具有高度的抗氧化性。

为了测试硫酸盐还原细菌，这种细菌的腐蚀速度比非生物攻击者快 90 倍，有涂层和无涂层的样品暴露在浮游生物和生物膜中 30 天。研究人员计算出涂层的“抑制效率”为 99.99%。

与大约 100 微米的类似厚度的商业涂层相比，Rice 化合物也表现良好，在抵御攻击者的同时很容易粘附在钢上。

最后，他们通过将薄膜切成两半并将这些碎片并排放置在电炉上来测试合金的自愈性能。当加热到大约 70 摄氏度(158 华氏度)时，分离的部分在大约两分钟内重新连接成单个薄膜，并且可以像原始薄膜一样折叠。通过在 130 C (266 F) 下加热 15 分钟来修复针孔缺陷。

随后对愈合合金的测试证明了它们能够像保护原始涂层一样保护钢。

“如果你戳一下合金，它就会恢复，”拉赫曼说。“如果它需要快速恢复，我们会使用热量来帮助它。但随着时间的推移，大多数厚样品会自行恢复。” 他说实验室仍然需要测试大约 100 微米的薄层在没有帮助的情况下是否会愈合。

该实验室正在调整各种钢材的材料，并研究涂层技术。“第一个目标是结构，但我们知道电子行业面临一些与腐蚀相同的问题，”Ajayan 说。“有机会。”

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