Узкий слой покрытия должен быть особенно нужным, дабы не допустить утечку маленьких молекул, каковые смогут пробраться через большая часть материалов, таких как водородный газ, что имел возможность привыкнуть к машинам на топливном элементе власти либо радиоактивному тритию (серьёзная форма водорода), что формируется в ядрах АЭС.Большая часть металлов, с заметным исключением золота, имеет тенденцию окисляться, в то время, когда выставлено, дабы передать и оросить.
Эта реакция, которая создаёт ржавчину на железе, тусклость на серебре и ярь-медянку на меди либо меди, может ослаблять металл со временем и приводить к трещинам либо структурной неудаче. Но имеется три известных элемента, каковые создают окись, которая может в действительности являться защитным барьером, дабы не допустить предстоящее окисление: алюминиевая окись, окись кремниевый диоксид и хрома.Джу Ли, учитель ядерной науки и разработки в MIT и ведущем авторе статьи, обрисовывающей новое открытие, говорит, что «мы пробовали осознать, из-за чего алюминиевый окисный и кремниевый диоксид – особые окиси, каковые дают отличную устойчивость к коррозии».
Бумага появляется в издании Nano Letters.Команда, во главе с аспирантом MIT Янгом Янгом, применяла узкоспециализированные инструменты, дабы замечать детально, что поверхность металлов, покрытых этими «особыми» окисями, видит то, что происходит, в то время, когда они выставлены кислородной окружающей среде и размещены под напряжением. Тогда как большая часть просвечивающих электронных микроскопов (TEMs) требует, дабы образцы были изучены в высоком вакууме, команда применяла поменянную версию, названную экологическим TEM (электронным-TEM), что разрешает примеру быть изученным в присутствии газов либо жидкостей интереса. Устройство употреблялось, дабы изучить процесс, способного привести к типу неудачи, известной как взламывание коррозии напряжения.
Металлы под напряжением от давления в корпусе ядерного реактора и выставленный среде перегретого пара смогут разъесть скоро если не защищенный. Кроме того с жёстким защитным слоем, трещины смогут сформироваться, каковые разрешают кислороду попадать на обнажённую железную поверхность, куда это может тогда пробраться в интерфейсы между железным зерном, которое образовывает оптовый материал металла, приводя к дальнейшей коррозии, которая может пробраться глубже и привести к структурной неудаче. «Мы желаем окись, которая есть аналогичной жидкости и стойкой к трещине», говорит Янг.
Оказывается, что ветхий резервный материал покрытия, алюминиевая окись, может иметь легко, что подобное жидкости плавное поведение, кроме того при комнатной температуре, в случае если это перевоплощено в достаточно узкий слой, примерно 2 – 3 миллимикрона (миллиардные части метра) толстый.«Традиционно, люди считаюм, что железная окись была бы хрупкой» и подверглась бы взламыванию, Янг говорит, растолковывая, что никто не показал в противном случае, по причине того, что так тяжело замечать поведение материала при реалистических условиях. Это – то, где специальная электронная-TEM установка в Брукхевенской Национальной лаборатории, одном лишь из примерно 10 таких устройств в мире, играла роль. «Никто ни при каких обстоятельствах не замечал, как это искажает при комнатной температуре», говорит Янг.
«В первый раз, мы наблюдали это в практически ядерной резолюции», говорит Ли. Данный подход показал, что алюминиевый окисный слой, в большинстве случаев такой хрупкий, разрушится под напряжением, в то время, когда сделано очень узкий практически так же непрочно как относительно узкий слой алюминиевого металла – слой, намного более узкий, чем алюминиевая фольга.
В то время, когда алюминиевая окись покрыта на поверхность оптового куска алюминия, подобный жидкости поток «сохраняет алюминий покрытым» его защитным слоем, информирует Ли.Исследователи показали в электронном-TEM, что алюминий с его окисным покрытием мог быть растянут, дабы более чем удвоить его длину, не заставляя трещин открыться, говорит Ли. Окись «формирует весьма однородный конформный слой, что защищает поверхность без границ зерна либо трещин», кроме того под напряжением того протяжения, говорит он.
Технически, материал – собственного рода стакан, но это перемещается как жидкость и всецело покрывает поверхность, пока это достаточно тонко.«Люди не смогут высказать предположение, что железная окись возможно податливой», говорит Янг, обращаясь к свойству металла, которая будет искажена, таковой как протягиваемый в узкий провод. К примеру, сапфир – форма совершенно верно того же самого материала, алюминиевой окиси, но ее большинство прозрачная форма делает его весьма сильным, но хрупким материалом.У покрытия самозаживления могло быть большое количество вероятного применения, Ли говорит, отмечая преимущество его ровной, постоянной поверхности без трещин либо границ зерна, каковые имели возможность пробраться в материал.
Команда кроме этого включала филиал изучения Акихиро Кушима в MIT, Вэйчжун Хань в Сиане Университет Цзяотуна в Китае и Хуолинь Синь в Брукхевенской Национальной лаборатории. Работа была поддержана Национальным научным фондом.