Powłoki high-tech zapobiegają korozję w konstrukcjach o wysokiej wydajności
Korozja, czyli chemiczna lub elektrochemiczna degradacja metalu, może prowadzić do uszkodzeń konstrukcyjnych, strat finansowych, zagrożeń dla zdrowia oraz zanieczyszczenia środowiska. Zagrożenia spowodowane korozją są szczególnie istotne w przypadku infrastruktury poddawanej dużym naprężeniom, takiej jak samoloty i morskie platformy wiertnicze. Projekt COAT4LIFE(odnośnik otworzy się w nowym oknie), finansowany ze środków program działania „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA)(odnośnik otworzy się w nowym oknie), miał na celu opracowanie bezpiecznych dla środowiska powłok wielofunkcyjnych, które przeciwdziałałyby korozji powszechnie stosowanych metali i ich stopów. Projekt COAT4LIFE wykorzystywał prace wcześniejszego projektu SMARCOAT finansowanego z programu MSCA, który zakończył się w 2018 r. Dzięki projektowi COAT4LIFE młodzi badacze i pracownicy firm mieli okazję pracować w różnych środowiskach, z różnymi ludźmi, często w różnych krajach, co doprowadziło do wymiany pomysłów w dziedzinie mającej kluczowe znaczenie dla przyszłości europejskiej gospodarki niskoemisyjnej.
Zielone rozwiązania i ochrona antykorozyjna
Nic nie trwa wiecznie, nawet metale, mimo że należą do najtrwalszych materiałów na świecie. Aby przedłużyć ich żywotność, przedstawiciele przemysłu poszukują powłok ochronnych dla powierzchni metalowych. Jak mówi koordynator projektu João Tedim: „Aktywna ochrona antykorozyjna odgrywa kluczową rolę, gdy powłoki zaczynają zawodzić z powodu połączonych oddziaływań temperatury, wilgotności, obecności agresywnych związków, uszkodzeń mechanicznych i narażenia na promieniowanie UV, czyli wszystkich warunków występujących w okresie eksploatacji konstrukcji metalowych”. Zwiększenie trwałości konstrukcji metalowych będzie wspierać gospodarkę o obiegu zamkniętym, a proekologiczne podejście projektu zagwarantuje, że stosowane rozwiązania będą miały minimalny wpływ na środowisko. Projekt COAT4LIFE koncentrował się na dwóch typach systemów powłokowych: tymczasowej biodegradowalnej powłoce stosowanej w transporcie oraz nowych polimerach przeznaczonych do powłok długotrwałych. W ramach projektu, oprócz oceny współczynników wydajności, przeprowadzono badania ekotoksyczności i analizę cyklu życia proponowanych elementów powłoki. Projekt spełnił swoje ekologiczne cele. „W ramach projektu COAT4LIFE opracowaliśmy przyjazne dla środowiska polimery stosowane jako spoiwa w formułach powłok. Zostały one połączone z różnymi nanododatkami w celu uzyskania wielofunkcyjnych powłok, zdolnych do ochrony i wykrywania początku korozji w metalowych podłożach, przy jednoczesnym zmniejszeniu wpływu na środowisko” — wyjaśnia Tedim.
Nanododatki do powłok wielofunkcyjnych
Wielofunkcyjne podejście projektu obejmuje dwie odrębne dziedziny. Inteligentne nanoczujniki(odnośnik otworzy się w nowym oknie) umożliwiają wczesne wykrywanie korozji. Dodatki te reagują na bodźce i zmieniają kolor w obecności czynników wywołujących korozję na wczesnym etapie. Wczesne wykrywanie korozji pozwala zainteresowanym stronom na szybkie podjęcie działań mających na celu ograniczenie zużycia aktywów. Uczenie maszynowe okazało się cennym narzędziem w identyfikacji obiecujących inhibitorów korozji do zastosowania w inteligentnych powłokach. Ten kierunek badań zaowocował wieloma publikacjami(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i prezentacjami konferencyjnymi. Inteligentne powłoki bazują na dodatkach kapsułkowanych/immobilizowanych, które są uwalniane za pomocą mechanizmu wyzwalającego. „Gdy konwencjonalny efekt bariery powłoki nie zapewnia już pełnej ochrony, nanododatki zaczynają uwalniać inhibitory korozji. Te niewielkie cząsteczki chemiczne dyfundują do odsłoniętych metali, hamując w ten sposób procesy korozji” — tłumaczy Tedim. W ramach projektu opracowano kilka nanomateriałów, które oceniono pod kątem właściwości roboczych i wpływu na środowisko. Chociaż często wyzwaniem było zapewnienie kompatybilności nanododatków i formulacji powłok, w standardowych i terenowych testach potwierdzono kompatybilność dwóch formulacji – jednej przeznaczonej do stopów aluminium i drugiej do stali. Rozwiązania te okazały się lepsze od istniejących produktów, spełniają też wysokie standardy środowiskowe projektu. Wkład projektu COAT4LIFE w powłoki antykorozyjne to ważny krok w kierunku poprawy bezpieczeństwa, cyrkularności i wydajności konstrukcji metalowych w sektorach o wysokiej wydajności. Co więcej, dzielenie się wiedzą w ramach projektu daje nadzieję na dalsze udoskonalenia w przyszłości.
