VINACHEM

Khó có thể tin rằng những vết sước rất nhỏ cũng có thể phá hủy cả một cấu trúc kim loại lớn. Nhưng đôi khi những cây cầu sụp đổ, đường ống dẫn dầu gẫy hoặc cánh máy bay tách ra khỏi thân chỉ vì những chỗ gỉ khó phát hiện trong các vết nứt, sước và lõm rất nhỏ.

Các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Northwestern (Illinois, Mỹ) đã phát triển một loại sơn phủ cho kim loại với khả năng tự sửa chữa trong vòng vài giây ngay sau khi kim loại bị sước, nứt hoặc rạn vỡ. Vật liệu mới này có thể ngăn các khiếm khuyết nhỏ phát triển thành các vết gỉ cục bộ - nguyên nhân khiến cho nhiều cấu trúc lớn bị hư hỏng.

Theo các chuyên gia về sơn, gỉ cục bộ là vấn đề đặc biệt nguy hiểm vì nó khó có thể được ngăn ngừa, dự báo và phát hiện, nhưng có thể dẫn đến các thảm họa.

Khi kim loại bị sước hoặc rạn nứt, lớp sơn mới của các nhà khoa học tại ĐHTH Northwestern sẽ nhanh chóng tự chảy ra và tái kết hợp để sửa chữa tức thì. Các nhà khoa học đã biểu thị cho thấy, vật liệu có tác dụng sửa chữa nhiều lần, ngay cả khi một điểm trên kim loại bị sước gần 200 lần liên tiếp.

Tuy hiện nay một số loại sơn tự chữa lành đã có mặt trên thị trường, nhưng những loại sơn đó thường chỉ có tác dụng đối với những vết sước cỡ từ nm đến mm.

Các nhà khoa học Northwestern đã sử dụng chất lỏng để phát triển loại sơn có khả năng chữa lành các vết sước cỡ mm.

Khi một chiếc thuyền đi qua mặt nước, mặt nước sẽ tự khép lại ngay sau đó. “Vết cắt” của con thuyền được chữa lành nhanh chóng vì nước chảy rất dễ dàng. Các nhà khoa học đã lấy ý tưởng từ hiện tượng đó của thiên nhiên và thấy rằng những chất lỏng như dầu sẽ là hệ sơn tự chữa lành tốt nhất.

Tuy nhiên, dầu thông thường chảy quá dễ dàng, vì vậy các nhà khoa học cần phát triển một hệ thống với những tính chất trái ngược: đủ lỏng để tự chảy nhưng không quá lỏng đến mức nhỏ giọt từ bề mặt kim loại.

Nhóm nghiên cứu đã giải quyết thách thức đó bằng cách tạo ra một mạng lưới các hạt rất nhẹ - trong trường hợp này là các hạt graphen - để làm cho dầu đặc lại. Mạng lưới này sẽ giữ cố định lớp sơn dầu, ngăn không cho nó chảy nhỏ giọt. Nhưng khi mạng lưới này bị hư hại do vết cào sước, nó sẽ giải phóng dầu cho chảy ra dễ dàng và tái kết hợp.

Các nhà khoa học cho biết, mạng lưới nói trên có thể được làm từ bất cứ loại hạt rỗng hoặc nhẹ nào - không chỉ graphen. Về cơ bản, các hạt này giữ cho màng dầu bất động và duy trì ở vị trí của mình.

Lớp phủ nói trên không chỉ bám giữ được trên bề mặt kim loại mà còn bám giữ rất tốt, ngay cả ở dưới nước và trong môi trường hóa chất khắc nghiệt, ví dụ các bể axit. Các nhà khoa học cho rằng nó có thể được sơn lên tầu và thuyền (những thiết bị thường ngâm dưới nước) hoặc các cấu trúc kim loại nằm gần các chất lỏng có tính ăn mòn cao và có thể bị rò gỉ hay đổ tràn ra ngoài. Lớp phủ cũng có thể chịu được các dao động mạnh và bám chặt ở các góc sắc mà không bị bong ra. Khi quết lên bề mặt nằm dưới nước, chúng ta sẽ thu được một lớp phủ trơn nhẵn mà không có bong bóng không khí hoặc độ ẩm (có thể tạo ra các lỗ và vết gỉ nhỏ).

HV

Theo Chemistry & Industry, 2/2019