Metal yüzeyler, günlük hayatımızda kullandığımız arabalardan ikonik binalara, heykellerden gemilere kadar her alanda korozyona karşı korunmaya muhtaçtır. Ancak yeni bir araştırma, daha önce fark edilmemiş ve hesaba katılmamış bir aşındırma kaynağının varlığını ortaya koyuyor.
Bu kaynak, elektrik yüklü sudur. Su, bir fırtına bulutundan geçerken veya farklı yüzeylerde kayarken çeşitli yollarla elektrikle yüklenebilir.
Suyun hem elektrikle yüklenebileceğini hem de metali aşındırabileceğini bilen araştırmacılar, bu iki olgu arasında bir bağlantı olup olmadığını inceledi.
Yapılan deneyler, elektrik yükü taşıyan suyun, bakır üzerindeki geleneksel koruyucu kaplamada dielektrik breakdown olarak bilinen yoğun bir elektriksel süreçle delikler oluşturabildiğini gösterdi.
Araştırmacılar, yayımladıkları makalede şu ifadeleri kullandı: "Bu yüklü damlaların kaplamayı elektriksel olarak bozabileceğini ve metalin korozyonuna yol açabileceğini gösterdik."
"Kendiliğinden oluşan yüklü su damlaları göz önüne alındığında, bu daha önce göz ardı edilen korozyon mekanizması, kültürel miras alanlarının, binaların, gemilerin, arabaların ve diğer metal bileşenlerin bozulmasına katkıda bulunabilir."
Araştırmacılar, farklı malzemeler ve düzenekler kullanarak bir dizi deney gerçekleştirdi. İlk deneyde, su damlaları dört yaygın yüzeyden (bir bitki yaprağı, ince bir PVC köpük levha, polistiren ve hidrofobik bir kaplamaya sahip kuvars) kaydırıldıktan sonra, Teflon veya polistiren ile kaplanmış bakır numunelerin üzerine damlatıldı.
Başka bir deneyde ise damlalar, iki bitişik malzemeyi kaplayan sürekli bir Teflon yüzey üzerinde kaydırıldı.
Araştırmacılar, damlalar kayarken yüklerini ve binlerce damlanın kaplanmış metal yüzeylere çarpması veya üzerinden kayması sonrasında oluşan korozyon desenlerini ölçtüler.
Deneyler, su damlalarının sadece yüzeye çarpma darbelerinden değil, aynı zamanda üzerinden kaymalarından da bakır ve altın gibi kaplanmış metallere zarar verdiğini gösterdi. Araştırmacılar, güçlü bir mikroskobik görüntüleme tekniği kullanarak hasarı görebildi ve oluşan aşındırıcı reaksiyonların ürünlerini analiz edebildi.
Elektrikle nötr su damlaları korumalı bakıra eklendiğinde herhangi bir hasar oluşmadı.
Bilim insanları, kayan su damlalarının yüzeyle olan yük alışverişi yoluyla (statik elektriğin çalışma şekline benzer şekilde) yüklenebildiğini yakın zamanda fark ettiler. Bu yeni çalışma, yüklü damlaların günlük malzemeler üzerindeki etkisine dair anlayışımızı daha da derinleştiriyor.
Metal yüzey açığa çıktığında korozyona karşı savunmasız kalır. Bilim insanları daha önce yağmurun ve suyun metalleri bozduğunu fark etmemiş değillerdi; bu bilinen bir sorun. Ancak bu hasarların nedenlerini ve bunlara karşı nasıl korunacağımızı yeniden düşünmemiz gerekebilir.
Araştırmacılar, "Su damlalarının neden olduğu kaplama arızasının geleneksel anlayışı, esas olarak iki mekanizmaya bağlanır: hareket eden damlaların neden olduğu fiziksel aşınma ve damladaki asidik maddeler ile kirleticilerin neden olduğu kimyasal bozulma" ifadelerini kullandı.
Sonuçlar dikkat çekici olsa da, çalışma laboratuvar deneyleriyle sınırlı kaldı. Şu an için, örneğin yağmur suyunun metali zarar verecek kadar önemli miktarda elektrik yükü taşıyıp taşımadığı net değil. Ancak bu, olası bir durumdur. Gelecekteki çalışmalar, bu yüklü su damlalarından kaynaklanan malzeme bozulmasının boyutunu daha net ortaya koyabilecektir.
Araştırmacılar, "Yüklü damlalar doğal olarak bulutlarda, fırtınalarda, okyanus dalgalarında, çeşmelerde ve şelalelerde veya hidrofobik malzemeler üzerinde kayarak kaplanmış metale çarpmadan önce oluşabilir" dedi. "Ayrıca elektrostatik püskürtme, mürekkep püskürtmeli baskı ve kimyasal ve farmasötik üretimdeki reaksiyonlar gibi endüstriyel süreçlerde de ortaya çıkarlar. Dolayısıyla, bu korozyon nedeni birçok günlük veya endüstriyel süreçte geçerli olabilir."
Bilim insanları, elektrik yüklü suyun kaplanmış metaller için oluşturduğu tehdidi daha iyi ölçebilirlerse, burada gözlemlenen dielektrik bozulmaya karşı koruma sağlayacak daha gelişmiş kaplamalar geliştirebilirler. Çalışma ekibi, artık ne arayacağını bildiği için, benzer korozyonun test ettikleri malzemelerin ötesinde başka malzemelerde de meydana geldiğine inanıyor.
Araştırmacılar, "Doğal olarak yüklü damlalar, bir kaplamanın elektriksel olarak bozulmasına neden olarak, kaplanmış metallerin korozyonunu başlatabilir veya şiddetlendirebilir" dedi. "Bulgularımız korozyon önleme stratejilerini iyileştirebilir ve su damlalarından kaynaklanan yüke bağlı hasara dirençli koruyucu malzemelere duyulan ihtiyacı vurgular."
Araştırma, Nature dergisinde yayımlandı.
