Nietrudno zauważyć gołym okiem, że pozostawienie starych paznokci na deszczu może spowodować rdzewienie. Mikroskopy i spektroskopia bystre oczy i bystre nosy są potrzebne do obserwacji, jak żelazo koroduje i tworzy nowe minerały, zwłaszcza w wodzie zawierającej niewielkie ilości sodu i wapnia.

Dzięki nowej technice opracowanej przez chemików z Michigan Technological University, początkowe etapy procesu można dokładniej zbadać poprzez analizę powierzchni. Zespołem kieruje Kathryn Perrine, adiunkt chemii, a ostatnio opublikowała swój najnowszy artykuł w The Journal of Physical Chemistry A.

Głównym odkryciem zespołu jest to, że kationy w roztworze – naładowane dodatnio jony sodu lub wapnia – wpływają na rodzaj powłoki węglanowej, która rośnie pod wpływem powietrza, które składa się z tlenu atmosferycznego i dwutlenku węgla. Stopniowa ekspozycja na tlen i dwutlenek węgla powoduje powstanie filmu węglanu specyficznego dla kationów. Wodorotlenki żelaza o różnych kształtach i formach nie są stopniowo wystawiane na działanie powietrza i nie są specyficzne dla kationów.

Lepsze zrozumienie tego procesu i tempa tworzenia się minerałów otwiera możliwości monitorowania wychwytywania dwutlenku węgla, produktów ubocznych jakości wody oraz poprawy zarządzania infrastrukturą starych mostów i rurociągów.

Metodologia staje się interdyscyplinarna

Chociaż rdza i pokrewne minerały żelaza są dobrze znaną częścią życia na powierzchni ziemi, środowisko, w którym powstają, jest bardzo złożone i różnorodne. Rdza zwykle składa się z tlenku żelaza i wodorotlenku żelaza, ale korozja może również prowadzić do tworzenia węglanu żelaza i innych minerałów. Dla każdej formy trudno jest zrozumieć najlepsze warunki do jej zapobiegania lub rozwoju. Perrine używa głównych problemów środowiskowych, takich jak kryzys wodny Flint, jako przykładu, aby zilustrować, jak proste rzeczy, takie jak rdza, mogą łatwo popaść w bardziej złożone i niepożądane reakcje następcze.

Chcemy mierzyć i ujawniać reakcje chemiczne w rzeczywistych środowiskach” – powiedziała Perrine, dodając, że jej zespół zwraca szczególną uwagę na chemię powierzchni, cienkie warstwy i filmy, które wchodzą w interakcje z wodą, metalem i powietrzem. „Musimy je wykorzystać w naszej analizie. narzędzia Wysoki poziom czułości [powierzchniowej] w celu uzyskania prawidłowych informacji, dzięki czemu możemy naprawdę stwierdzić, jaki jest mechanizm powierzchniowy i jak zmienia się [żelazo].

Nauka o powierzchni materiałów badawczych ma charakter interdyscyplinarny. Od materiałoznawstwa po geochemię, od inżynierii lądowej po chemię, Perrine postrzega swoją pracę jako pomost, który pomaga innym dyscyplinom lepiej informować ich procesy, modele, interwencje i innowacje. Z tego powodu badania jej zespołu wymagają dużej precyzji i wysokiej czułości.

Chociaż istnieją inne metody monitorowania korozji powierzchniowej i wzrostu filmu, laboratorium Perrine wykorzystuje metodę chemii powierzchni, którą można wykorzystać do analizy innych procesów redukcji i utleniania w złożonych środowiskach. W serii artykułów dokonali przeglądu swojego trzyetapowego procesu — oceny zmian w składzie elektrolitów i wykorzystania tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu jako reagentów do obserwacji w czasie rzeczywistym obserwacji różnych minerałów w układzie powietrze-ciecz-ciało stałe.

Dokładny pomiar to molekularna soczewka obserwacji chemii

Techniki analityczne wykorzystywane przez zespół są technologiami czułymi na powierzchnię: spektroskopia absorpcyjna z modulacją polaryzacji odbicia w podczerwieni (PM-IRRAS), spektroskopia w podczerwieni z transformacją osłabienia Fouriera (ATR-FTIR), spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich (XPS) i mikroskopia sił atomowych (AFM).

„Widmo mówi nam o właściwościach chemicznych; mikroskop mówi nam o zmianach fizycznych” – powiedział Perrine. „[Obrazowanie w czasie rzeczywistym z AFM] [obrazowanie] Te eksperymenty korozyjne są naprawdę trudne, ponieważ powierzchnia stale się zmienia, a roztwór zmienia się podczas procesu korozji”.

Obraz ujawnia szereg wżerów, żucia i degradacji powierzchni, zwanych korozją, które tworzą miejsca zarodkowania dla wzrostu minerałów. Kluczową częścią jest obserwowanie początkowej fazy w funkcji czasu.

„Możemy obserwować korozję i wzrost filmu w czasie. Chlorek wapnia [roztwór] ma tendencję do szybszej korozji powierzchni, ponieważ mamy więcej jonów chlorkowych, ale węglany również tworzą się szybciej” – powiedziała Perrine i dodała to na filmie nagranym w jej laboratorium. , można zobaczyć, jak roztwór chlorku sodu stopniowo koroduje powierzchnię żelaza i nadal rdzewieje, gdy roztwór wysycha.

Dodała, że ​​skoro żelazo jest wszechobecne w systemie środowiskowym, spowalnianie i uważne obserwowanie powstawania minerałów sprowadza się do dostosowania zmiennych tego, jak przekształca się w różnych roztworach i jest wystawiana na działanie powietrza.

Opracowana przez zespół metoda katalizy powierzchniowej pomaga naukowcom lepiej zrozumieć podstawowe nauki o środowisku i inne rodzaje procesów powierzchniowych. Mamy nadzieję, że ich metody pomogą odkryć mechanizmy powodujące zanieczyszczenie wody, znaleźć sposoby na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, zapobiegać zawalaniu się mostów, zainspirować inteligentniejsze projekty i czystsze paliwa oraz zapewnić głębsze zrozumienie procesów geochemicznych.

Link do tego artykułu: Jak zachodzi korozja metalu?

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi.Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Szybka precyzja w 3, 4 i 5 osiach Obróbka CNC usługi w tym frezowanie, metalowa blacha zgodnie ze specyfikacją klienta, możliwość obróbki części metalowych i plastikowych z tolerancją +/- 0.005 mm. Usługi dodatkowe obejmują szlifowanie CNC i konwencjonalne, cięcie laserowe,wiercenie,odlewanie, blacha i cechowanie.Zapewnienie prototypów, pełnych serii produkcyjnych, wsparcia technicznego i pełnej kontroli.Służy motoryzacyjny, Aerospace, forma i oprawa, oświetlenie led,medyczny,rower i konsument elektronika branże. Dostawa na czas.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą ci osiągnąć swój cel, zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.