Nhóm chuyên gia phát triển lớp phủ chống rỉ sét có thể tự vá lành

Các nhà khoa học tạo ra lớp phủ làm từ hợp chất lưu huỳnh-selen có thể bảo vệ thép trong môi trường nước biển và tự phục hồi khi bị cắt hoặc thủng.

Nhóm chuyên gia tại Đại học Rice (Mỹ) chế tạo hợp chất mới với nhiều đặc tính độc đáo, mang lại hiệu quả cao trong việc bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn, New Atlas hôm 19/10 đưa tin. Hợp chất có thể dùng làm lớp phủ ngăn rỉ sét cho những thanh thép đặt dưới nước, đồng thời cũng rất mềm dẻo, dễ uốn và có thể tự vá lành khi hư hại.

Các nhà khoa học tại Đại học Rice phủ hợp chất mới cho thép để chống ăn mòn. (Ảnh: Jeff Fitlow/Đại học Rice)

Lớp phủ mới làm từ một hợp chất lưu huỳnh-selen nhẹ và kết hợp được những đặc tính mà các nhà khoa học mong muốn. Nó có khả năng ngăn chất ẩm và clo như các lớp phủ gốc kẽm và crom, bảo vệ thép trong những môi trường tương tự nước biển giống các lớp phủ gốc polymer, ngoài ra còn có khả năng chống lại sự ăn mòn của vi sinh vật.

Nhóm nghiên cứu xác định được những tính chất này thông qua một loạt thí nghiệm. Đầu tiên, họ ngâm các thanh thép nhẹ phủ hợp chất lưu huỳnh - selen trong nước biển cùng với thép không phủ khoảng một tháng. Trong khi thép trơn rỉ sét nghiêm trọng, thép phủ không thay đổi màu sắc, thể hiện khả năng chống oxy hóa tốt.

Tiếp theo, họ thử nghiệm với vi khuẩn khử sulfate, loại vi khuẩn được cho là làm tăng nhanh đáng kể quá trình ăn mòn. Họ cho các mẫu phủ và không phủ tiếp xúc với sinh vật phù du và màng sinh học. Lần này, lớp phủ tiếp tục giúp bảo vệ thép. Theo nhóm nghiên cứu, lớp phủ mang lại hiệu quả ức chế tới 99,99%.

Khả năng ấn tượng nhất mà nhóm nghiên cứu khám phá ra có lẽ là tự phục hồi mạnh mẽ. Khi cắt đôi một màng hợp chất và đặt hai mảnh cạnh nhau trên đĩa nóng, chúng tái hợp thành một màng trong vòng hai phút khi được nung nóng tới 70 độ C. Các lỗ thủng cũng có thể được vá lành bằng cách nung nóng tới 130 độ C trong 15 phút. Vật liệu sau khi lành cũng cho hiệu quả bảo vệ thép tốt như ban đầu, khi còn nguyên vẹn.

"Nếu chọc thủng hợp chất, nó sẽ phục hồi. Nếu cần phục hồi nhanh, chúng tôi sẽ hỗ trợ bằng cách sử dụng nhiệt. Tuy nhiên, phần lớn các mẫu dày sẽ tự phục hồi qua thời gian", Muhammad Rahman, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Với tính chất mềm dẻo, hợp chất mới không chỉ thích hợp để bảo vệ thép trong môi trường nước mà còn thích hợp cho các thiết bị điện tử có thể uốn được. Nhóm chuyên gia cho rằng, hợp chất mới cách điện tốt hơn phần lớn vật liệu mềm dẻo, đồng thời mềm dẻo hơn phần lớn vật liệu cách điện. Họ đang làm thí nghiệm tiếp với nhiều phiên bản của vật liệu mới để phù hợp với các loại thép khác nhau và khám phá các kỹ thuật phủ khác nhau. Nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials.