فولاد مقاوم در برابر خوردگی با پوشش گرافنی

دانشمندان استرالیایی، نشان داده اند که اگر ورقه های گرافن به طور مستقیم روی فولاد ضد زنگ رشد کنند و یک پوشش گرافنی ایجاد نمایند، آن را نسبت به خوردگی مقاوم می سازند، و با این کار توجهات را به صنعت پوشش (coating) جلب کرده اند. روزی نیست که به کاربرد گرافن اشاره نشود. خواص منحصر به فرد آن باعث شده تا استفاده از آن در باطری ها، الکترونیک، سیستم های فیلتراسیون، مواد کامپوزیت و پوشش ها، توصیه گردد. در آخرین مقاله در همین راستا، یک گروه از دانشگاه Deakin، شبکه سه بعدی از نانوورق های گرافن را روی الیاف با اندازه میکرونی از فولاد ضد زنگ ، رشد داده که هم مقاومت به خوردگی و هم هدایت الکتریکی آن را افزایش داد. در کار منتشر شده گروه Deakin در نسخه آوریل نشریه کربن (DOI:10.1016/j.carbon.2015.02.042) از ماهیت طبیعی آب گریزی گرافن استفاده شده است تا آب را از سطح الیاف فولاد ضد زنگ دفع کند.
خوردگی فرآیند پیچیده ای است که هم به عوامل محیطی و هم به شرایط سطحی فلز (برای مثال زبری، مساحت سطح و حضور اکسیدها) بستگی داشته و اگرچه فولاد ضدزنگ نسبت به سایر فلزها نسبت به خوردگی مقاوم تر است، اما در محیط های اسیدی و مرطوب، ممکن است مستعد خوردگی موضعی باشد که منجر به ترک خوردن آن خواهد شد.از طرفی خواص الکتریکی گرافن سبب کاهش احتمال رخداد واکنش های اکسایش- کاهش در سطح شده و از اکسیداسیون زیرلایه فلزی جلوگیری می کند.
گروه مذکور با هدایت Lingxue Kong، زیرلایه های آستنیتی بسیار متخلخل را – که حاوی تعداد مساوی از الیاف فولادی با قطر ۱۵ میکرومتر بودند- با شبکه ای از نانوورق های کربنی پوشش دهی کردند. با تنظیم دما و سرعت شار گاز در طول فرآیند رشد، ضخامت پوشش گرافنی به دقت قابل کنترل بود. ضخامت پوشش بدست آمده از چندلایه اتمی تا شبکه پیچیده ای از نانوپیلارهای به هم پیوسته کربنی تغییر می کرد، که سطح ویژه ماده را تا حد ۲۶۰۰۰ برابر افزایش می دادند.
مشخص شد که عدم یکنواختی ریزساختار فولاد ضدزنگ، علت ایجاد پوشش گرافنی با بلورینه شدن نامناسب بود. به علاوه، ترشوندگی ماده نیز مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص گردید که وقتی نانوپیلارها بیشترین چگالی را دارند، فولاد پوشش داده شده، ابر آبگریز خواهد شد. همچنین مشخص شد که ماده در این حالت، بیشترین مقاومت به خوردگی را در برابر آب دریای مصنوعی داراست که این استنباط را در ذهن ایجاد می نماید که بدون در نظر گرفتن خواص یا ساختار ذاتی ماده فولاد ضدزنگ، حضور گرافن باعث افزایش مقاومت به خوردگی آن می گردد.
گروه مذکور انتظار دارند تا فولاد پوشش دهی شده آنها در مبدل های حرارتی، سیستم های جدایش مولکولی و مواد زیست سازگار، قابل کاربرد باشد.
منبع: ایران مواد