Новое покрытие поверхности делает сталь надежнее, безопаснее и прочнее

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) имени Джона А. Полсона разработали новое поверхностное покрытие, которое может сделать сталь надежнее, безопаснее и прочнее. Об этом сообщили во Всемирной ассоциации производителей стали Worldsteel во вторник.

Покрытие, изготовленное из жесткого нанопористого оксида вольфрама, является наиболее прочным антикоррозионным материалом на сегодняшний день, способным сберечь сталь от любой их существующих жидкостей даже в случае значительно разрушения поверхности детали. Кроме того, такое покрытие обладает анти-обрастающими свойствами, которые позволяют использовать его без окрашивания в подводных деталях, например, на днищах морских судов.

Команда профессора материаловедения Джоанна Айзенберга впервые скользящие влаго-отражающие пористые поверхности в 2011 году и с тех пор демонстрирует широкий спектр разработок в этой области. Новый продукт описан в Nature Communications.

«Наша сталь на несколько порядков более прочная, чем любой анти-обрастающий материал, который был разработан раньше», - сказал Айзенберг. «Пока эти два понятия - механическая прочность и анти-обрастание – были противопоставлены друг другу. Новое исследование показывает, что мы спроектировали материал, способный выполнять несколько противоречивые функции без ухудшения производительности».

Самой большой проблемой в получении новой поверхности было выяснить, как стальная конструкция обеспечивает сдерживание роста микроорганизмов и водорослей без механического разрушения. Команда решила это с помощью электрохимической техники вырастив ультратонкую пленку из сотен тысяч вольфрам-оксидных островков непосредственно на стальной поверхности.

«Если одна часть вольфрамового острова разрушена, ущерб не распространяется на другие части поверхности из-за отсутствия взаимосвязи между соседними островами», сказал Александр Б. Теслер, бывший научный сотрудник SEAS. «Этот принцип изолированных островков, в сочетании с прочностью и шероховатостью оксида вольфрама позволяет поверхность сохранить свойства поверхности после абразивной обработки, что было невозможным до сих пор».

Новые материалы могут найти весьма широкое применение, в том числе в медицинских инструментах и приборах, таких как имплантаты и скальпели, в форсунках принтеров для 3-D печати и, возможно, при строительстве зданий и морских судов.

В то время как в течение последних 50 лет было разработано множество марок стали, стальные поверхности остались в основном без изменений. «Это исследование является примером классического материаловедения», - сказал Айзенберг. «Мы взяли материал, который изменил мир и спросили, как мы можем сделать его лучше?»

Новая научно-исследовательская работа показывает неизведанный потенциал стали, которая может стать еще более устойчива к коррозии, продлевая срок службы различным деталям, работающим под водой или в постоянном контакте с жидкостями.