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纳米级厚度氧化铝涂层或可完美防腐

2020-4-18 11:36:04      点击:
研究人员发现,一种用于金属的固体氧化物保护涂层,当其足够薄时,可以像液体一样变形,从而填充裂缝。


研究人员发现了一种用于金属固体氧化物涂层,当其足够薄时,可以像液体一样产生形变,从而填充裂缝。这种薄涂层可用于防止小分子(燃料电池中的氢气、核电站中的放射性氘)泄露。


即使金属表面有坚硬的保护层,氧气也能通过裂缝接触到金属表面,进而进入金属颗粒间的界面,从而导致进一步腐蚀。如此往复最终引发金属材料的结构损坏。但有3种元素在被氧化后可以通过形成的氧化膜阻止自身的进一步氧化:氧化铝、氧化铬和二氧化硅。麻省理工学院材料学教授Ju Li等在《纳米快报》中发文,解释了氧化铝和二氧化硅作为特殊的氧化物有良好耐腐蚀性的原因。通过使用特殊的透射电镜,研究生Yang Yang等对暴露在带压的氧气环境中喷涂了“特殊”氧化物涂层的金属进行了研究。


事实证明,氧化铝涂层在薄至2~3纳米时,即使在室温下也具有液体似的流动性——在布鲁克黑文国家实验室的透射电镜协助下,Yang等首次在原子级分辨率下,观察到了纳米氧化铝涂层的“类液体”性质,它可以随着铝金属的拉伸而延伸,确保金属被其覆盖。Li等证实,铝金属及其氧化铝涂层拉伸至其原长的两倍也不会产生裂纹。Li解释说,氧化铝涂层在金属铝表面形成了非常均匀的保护层,只要它足够薄,就能像液体一样流动,从而始终覆盖在金属表面。 Li预计,这种自愈合氧化铝涂层可能在很多领域有潜在的应用价值。