بسیج اساتید دانشگاه آزاد در بیانیهای مطرح کرد
قطرههای باران چگونه فلزات را میخورند
به گزارش خبرگزاری آنا؛ پاسخ رایج تا امروز طبق نوشته «سیاندایان» (C&EN) (وابسته به انجمن شیمی آمریکا)، این بود که سایش فیزیکی قطرهها یا مواد اسیدی موجود در آلودگی هوا باعث تخریب پوشش محافظ میشود. اما پژوهشگران مؤسسه «ماکس پلانک» برای علوم پلیمر در آلمان سالها روی موضوع دیگری کار میکردند: اینکه قطرههای آب باران، شبنم، امواج دریا و حتی برف در حال ذوب شدن، چگونه بار الکتریکی میگیرند. نتیجه نهایی کارشان، طبق خلاصه رسمی مقاله در «نیچر» نشان داد این بار الکتریکی، نه فقط ترکیب شیمیایی یا برخورد فیزیکی قطره، میتواند عامل اصلی خوردگی باشد.
برق پنهان در قطرههای باران
وقتی قطره آب روی سطحی مثل برگ گیاه، شیشه پنجره یا یک پوشش پلاستیکی میلغزد، باری الکتریکی به خود میگیرد؛ پدیدهای که طبق چکیده رسمی مقاله در «نیچر»، «الکتریسیتهی تماسی یا لغزشی» نامیده میشود و شبیه همان چیزی است که در «تریبوالکتریسیته» -یعنی باردار شدن دو جسم جامد در اثر تماس با هم، مثل کشیدن یک بادکنک به مو یا یک ژاکت پشمی به لباس- اتفاق میافتد. طبق همین چکیده، ولتاژ حاصل از این بار میتواند از یک کیلوولت هم بیشتر شود. «ژونگیوان نی»، نویسنده اول این پژوهش و دانشجوی دکترای ماکس پلانک، میگوید بارگیری قطرههای آب پدیدهی تازهای نیست، اما به گفته او تا دویست سال کسی توجه چندانی به آن نکرده بود.
آزمایشی که تصادفا جواب داد
به روایت «ساینسنیوز» (Science News)، نی و همکارانش از سال ۲۰۲۳ آزمایشهایی را شروع کردند: آب را روی چهار سطح رایج -برگ گیاه، ورقه فوم پیویسی، پلیاستایرن و یک پوشش شیمیایی آبگریز خاص- میریختند و اجازه میدادند قطرهها روی صفحاتی از مس پوشیدهشده با تفلون بچکند. در ماههای اول، تیم تحقیق تنها چند ده قطره را روی مس رها میکرد و بعد زیر میکروسکوپ الکترونی هیچ نشانهای از آسیب پیدا نمیکرد. اما یک روز، طبق نقلقول نی در هر دو منبع، او صرفا گذاشت آزمایش ادامه پیدا کند و رفت قهوه بنوشد. وقتی برگشت، برای اولین بار رد آسیب را زیر میکروسکوپ دید؛ نشانهای که مسیر باقی پژوهش را تغییر داد.
زیر ذرهبین: چه اتفاقی برای پوشش تفلون افتاد؟
طبق جزئیاتی که «ساینسآلرت» (ScienceAlert) از روش آزمایش گزارش دادهاست، با تکرار آزمایش -اینبار با هزاران قطره بهجای چند ده قطره- مشخص شد قطرههای باردار میتوانند از طریق فرایندی به نام «شکست دیالکتریک» حفرههای ریزی در پوشش تفلون ایجاد کنند و مس زیرین را در معرض خوردگی قرار دهند؛ در حالیکه قطرههای بدون بار الکتریکی، حتی پس از هزاران بار برخورد، هیچ آسیبی به همان پوشش وارد نکردند. به گفته نی در «سیاندایان»، عجیب این بود که بار الکتریکی این قطرهها بسیار کوچک بود -تنها حدود ۰.۲ تا ۲ نانوکولن، یعنی یکمیلیاردم یک واحد استاندارد-، اما همین مقدار ناچیز کافی بود تا آسیب واقعی ایجاد کند. طبق گزارش «ساینسنیوز»، پژوهشگران همین الگوی تخریب را روی پوششهای دیگر، از جمله پلیاستایرن روی مس و طلا، هم مشاهده کردند؛ یعنی این پدیده مخصوص تفلون نیست.
«ساینسنیوز» همچنین یادآوری میکند که خوردگی یا همان زنگزدگی بهطور کلی هزینه اقتصادی سنگینی دارد: تنها در سال ۱۹۹۹، خوردگی بیش از ۳۰ میلیارد دلار به صنعت خودروسازی آمریکا ضرر زد و برآوردهای جهانی هزینه سالانه آن را در حد تریلیونها دلار میدانند.
نظر متخصصان: کشف مهم، اما نه پایان راه
به نقل از «سیاندایان»، گونگون ژو، استاد مهندسی مکانیک دانشگاه بینگهمتون که در این پژوهش دخالتی نداشت، میگوید اهمیت این یافته در این است که نشان میدهد وضعیت الکتریکی یک قطره آب -نه فقط ترکیب شیمیایی، اسیدیته یا ضربه فیزیکی آن- میتواند در شروع خوردگی نقش داشته باشد. طبق نقلقولی که «ساینسنیوز» از استفان وبر، فیزیکدان دانشگاه اشتوتگارت آلمان، آورده، او هم که در پژوهش نقشی نداشت این کار را گامی رو به جلو در شناخت خوردگی میداند، چون پیش از این فقط میدانستیم قطرهها روی سطوح باردار میشوند، نه اینکه همین بار میتواند مستقیما باعث خوردگی شود.
با این حال، خودِ «ساینسآلرت» در تحلیل خود تاکید میکند که این آزمایشها در آزمایشگاه انجام شده و هنوز روشن نیست باران واقعی در طبیعت چه مقدار از این بار الکتریکی را با خود حمل میکند. به گفته نی در «ساینسنیوز»، این قطرههای باردار بهخودیخود چیز ترسناکی نیستند و اثرشان کوچک است، اما همین اثرهای کوچک وقتی سالها روی یک بنای تاریخی یا سازهی فلزی تکرار شوند، میتوانند جمع شوند و اهمیت پیدا کنند.
چشمانداز: از پلها تا چاپگرهای جوهرافشان
طبق توضیحی که خود پژوهشگران در گفتوگو با «ساینسآلرت» ارائه کردهاند، قطرههای باردار فقط محدود به باران نیستند؛ آنها میتوانند بهطور طبیعی در ابرها، طوفانهای رعدوبرقی، امواج دریا، فوران آبنماها و آبشارها هم شکل بگیرند، و حتی در فرایندهای صنعتی مثل اسپری الکترواستاتیک، چاپ جوهرافشان و برخی واکنشهای تولید مواد شیمیایی و دارویی هم رخ دهند. به همین دلیل، طبق جمعبندی خودِ چکیده مقاله در «نیچر»، پژوهشگران امیدوارند این کشف به طراحی پوششهای محافظ بهتر و مقاومتر در برابر همین نوع خوردگی الکتریکی منجر شود. اگر چنین پوششهایی روزی ساخته شوند، شاید بتوانند کار پرزحمت رنگکاری دستی برج ایفل یا نگهداری از پلها، کشتیها و خودروها را کمی آسانتر کنند.
انتهای پیام/
