Новые покрытия, замедляющие коррозию и образование биоволокон
Немецкий исследовательский центр в Саарбрюкене в настоящий момент работает над улучшением свойств покрытий, увеличивающих противодействие коррозии и загрязнениям.
INM – Институт Лейбница по новым материалам в официальном заявлении, опубликованном в среду, 13 апреля объявил о разработке специального типа слоистых цинк-фосфатных нано-частиц, а также новых нано-покрытий, которые снижают количество микробов и отложений биоволокон на теплообменниках.
Особенный тип слоистых цинк-фосфатных нано-частиц, разработанный INM, обладает свойствами замедлять процесс проникновения молекул газа в металл.
Кроме того, INM разработал новые виды нано-покрытий, снижающие образование микробов и устойчивость биологических волокон на теплообменниках. Окрашенные этими покрытиями, теплообменники будут нуждаться в интенсивной очистке гораздо реже, утверждают ученые.
Увеличение газового барьера для защиты от коррозии
Сталь применяется в архитектуре, строительстве мостов и кораблестроении для увеличения долговечности конструкций. В процессе многолетней эксплуатации материал не должен терять своих прочностных свойств и характеристик надежности. Учитывая это, говорят специалисты INM, стальные пластины и балки нуждаются в комплексной и надежной защите от коррозии – в особенности от воздействия кислорода, содержащегося в воздухе, водяного пара и солей.
Современные технологии защиты от проникновения в материал веществ, вызывающих коррозию, предполагают нанесение антикоррозионных покрытий, состоящих из слоев цинк-фосфата.
Исследователи INM разработали специальный тип цинк-фосфатных нано-частиц. В отличие от обычных, сфероидальных нано-частиц, эти частицы могут быть описаны как «слоистые», они в 10 раз длиннее и толще обычных. По утверждению INM, это позволяет замедлить процесс проникновения молекул газа в металл.
«При тестовых нанесениях покрытия нам удалось показать, что слоистые нано-частицы образуют слои, располагаются одна поверх другой, создавая таким образом структуру, подобную стене», объяснил Карстен Бекер-Вилингер, руководитель нано-подразделения INM.
«Это означает, что период проникновения молекул газа в металл существенно увеличивается, потому что им требуется больше времени для того, чтобы найти «пролом в стене».
По его словам, в результате процесс коррозии сильно замедляется в сравнении с покрытиями, в состав которых входят сфероидальные нано-частицы, потому что во втором случае молекулы газа быстрее проникают в металл через защитное покрытие.
По утверждениям исследователей, дополнительные испытания подтвердили эффективность новых нано-частиц. В ходе одного из них они погрузили стальные пластины в раствор электролита с сфероидальными нано-частицами и со слоистыми цинк-фосфатными нано-частицами.
Уже через полдня на стальных пластинах, помещенных в электролит с сфероидальными нано-частицами, проявились признаки коррозии, в то время как на пластинах в электролите со слоистыми нано-частицами находились в прекрасном состоянии и блестели. Эффект сохранился и по прошествии трех дней.
Исследователи сообщили, что создали нано-частицы с использованием обычных, применяющихся в промышленности солей цинка, фосфорной кислоты и органической кислоты в роли связующего элемента. Чем больше связующего вещества они добавляли, тем сильнее проявлялись анизотропные свойства частиц.
Решение для борьбы с загрязнением теплообменников
Специалисты INM также исследовали образование устойчивых отложений биоволокон и липких остатков на теплообменниках. Результаты исследований имеют особое значение в пищевой промышленности, где требуется соблюдение строгих требований гигиены.
Несмотря на то, что исследование ориентировалось на стандарты пищевой промышленности, разработанная краска может быть использована и в других сферах, заявил Бекер-Виллингер, включая переработку отходов на водоочистных производствах, например, для предотвращения образования отложений биоволокон на фильтрах и трубах.
Для того чтобы противостоять этим негативным факторам, институт разработал новые виды нано-покрытий, которые позволяют снизить усилия по очистке теплообменников. По заявлениям специалистов, эти нано-покрытия сочетают в себе анти-адгезивные и антимикробные свойства. В итоге они требуют очистки гораздо реже, чем традиционные.
Для предотвращения развития микробной среды и грибков на поверхностях разработчики использовали коллоидную медь. Как утверждают исследователи, в результате воздействия кислорода и воды, которая используются во многих пищевых производствах, выделяются ионы меди, которые перемещаются на поверхность покрытия; их антибактериальное действие предотвращает размножение микробов.
Исследователям удалось достичь анти-адгезивных свойств покрытий путем добавления гидрофобных соединений, подобных тефлону. Оно не позволяет биоволокнам образовывать нежелательные отложения и способствует своевременному удалению остатков, предотвращая засорение каналов теплообменников.
«Кроме того, мы можем сохранить химическую стабильность краски, иначе она не выдержит агрессивного воздействия химических веществ, входящих в состав моющих средств», объяснил Бекер-Виллингер.
Добавив, что эта краска может применяться также для специальных механических систем погрузки, он рассказал, что это также важно и для теплообменников. Вследствие механических вибраций пластины теплообменников могут испытывать некоторое абразивное воздействие.
INM сообщает, что краска может наноситься на поверхность обычными методами, например, распылением или погружением с последующим отвердеванием. Ее можно применять на нержавеющей стали, сплавах, титане или алюминии.
Подбором специальных компонентов разработчики смогут удовлетворить различные специализированные запросы заказчиков.