Австралийские материаловеды создали антикоррозионное покрытие, соединив сразу три типа наноструктур. Работой руководил Юсуке Ямаути из Университета Квинсленда. Статья вышла в журнале Small Science. Об этом сообщает портал N + 1.
Ингибитор бензотриазол (BTA) сначала заключили внутрь мицелл полимера Pluronic P123. Вокруг них вырастили металл-органические каркасы ZIF-8 на ионах цинка, а сверху добавили оболочку из диоксида кремния толщиной около 20 нанометров. Средний диаметр мицелл после загрузки BTA вырос примерно с 10 до 21 нанометра.
Обычные покрытия теряют ингибитор ещё до начала коррозии. Здесь мицеллы сработали шаблоном для роста каркаса: если добавляли один BTA без них, кристаллическая структура ZIF-8 ломалась. Массовая доля ингибитора в частицах достигла 16,2 процента. Для сравнения: с одним ZIF-8 выходило 4,2 процента, с одними мицеллами — 9,3 процента.
Высвобождение привязано к кислотности. Коррозия запускает одновременно растворение металла и восстановление кислорода, поэтому pH у поверхности меняется неравномерно: одни участки подкисляются, другие становятся щелочными. Кислая среда ослабляет ZIF-8, щелочная открывает пути диффузии в кремниевой оболочке. При pH 3 вышло около 35 процентов BTA, при pH 10 — примерно 32 процента, а в нейтральной среде всего около 4 процентов.
Проверяли материал на оцинкованной стали. Наночастицы ввели в полиуретан в концентрации один массовый процент, образцы процарапали и опустили в раствор хлорида натрия. Спустя 14 дней продуктов коррозии не нашли даже в борозде, тогда как контрольный образец с чистым полиуретаном уже разрушался. Целые образцы выстояли 39 дней: коррозионный ток остался на уровне 3,2 × 10−9 ампера на квадратный сантиметр.
Экстраполяция дала 37 нанометров в год — в 600 раз медленнее коммерческих покрытий. Авторы оговариваются: механические воздействия и другая нагрузка в расчёт не входят, на практике цифры могут оказаться хуже. Тот же принцип опробовали с 2-меркаптобензотиазолом вместо BTA и тоже получили заполненные наноконтейнеры.