بهبود عملکرد پوشش های ضد خوردگی با بهره گیری از گرافن
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، سالانه حدود 4/5 درصد از تولید ناخالص ملی در ایران صرف جبران هزینه های ناشی از خوردگی و حفاظت در برابر آن می شود. به منظور کاهش هزینه های مذکور، از پوشش های ضد خوردگی استفاده می شود.
پوشش های آلی به صورت گسترده جهت حفاظت فلزات در برابر خوردگی از طریق ایجاد یک سد فیزیکی بین سطح فلز و محیط خورنده مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال گونه های خورنده ای نظیر اکسیژن، آب و یون کلر می توانند به مرور زمان درون این پوشش ها نفوذ کرده و خود را به فصل مشترک فلز-پوشش برسانند.
این موضوع علاوه بر تسریع فرایند خوردگی فلز موجب می شود پوشش چسبندگی خود را از دست داده و از روی سطح کنده شود. در سال های اخیر تحقیقاتی در زمینه مرتفع کردن نقص مذکور با بهره گیری از فناوری نانو انجام شده است.
دکتر بهرام رمضان زاده کراتی پژوهشگر پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ و پوشش با اشاره به پوشش های اپوکسی به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع پوشش های آلی و همچنین ذکر مزایا و محدودیت های آن، گفت: پوشش اپوکسی به دلیل خواص منحصربه فردی نظیر چسبندگی مناسب به سطح فلز و برخورداری از چگالی اتصالات عرضی بالا، خواص حفاظتی مناسبی در برابر محیط های خورنده از خود بروز می دهد. اما این پوشش در زمان بالای تماس با محیط خورنده نمی تواند خواص حفاظتی خود را حفظ کند. در این راستا، در این پژوهش از نانوذرات اکسید گرافن جهت ایجاد ساختار نانوکامپوزیتی و در نتیجه افزایش خواص حفاظتی پوشش ضدخوردگی پایه اپوکسی استفاده شده است.
به گفته وی، استفاده از پوشش نانوکامپوزیتی سنتز شده به منظور پوشش دهی تجهیزات در معرض محیط خورنده ی دریایی و پالایشگاهی می تواند موجب کاهش خسارات خوردگی و افزایش طول عمر تجهیزاتی نظیر خطوط انتقال شود. این موضوع کاهش هزینه های نگهداری و تعویض پوشش را نیز در پی خواهد داشت.
رمضان زاده در خصوص سازوکار عملکرد نانوذرات گرافنی در زمینه پوشش اپوکسی افزود: اخیراً نانوذرات بر پایه اکسید گرافن به دلیل خواص منحصربه فرد مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. سطح تماس بالا و نیز ضخامت نانومتری لایه های گرافنی، این ترکیب را به یک نانوذره منحصر به فرد تبدیل نموده است. اما یکی از محدودیت های استفاده از این ترکیب، عدم سازگاری و پایداری آن ها در اکثر حلال های آلی است که با اعمال عملیات اصلاح سطحی با ترکیبات آمینی این نقیصه برطرف می شود.
عضو هیأت علمی پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ و پوشش تصریح کرد: این نانوصفحات به دلیل سطح ویژه بسیار بالایشان می توانند از نفوذ عوامل خورنده به درون پوشش و رسیدن آن ها به فصل مشترک پوشش-فلز جلوگیری کنند و یا آن را به میزان بسیار زیادی به تعویق بیندازند که این موضوع افزایش طول عمر پوشش را به دنبال دارد.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر بهرام رمضان زاده کراتی و دکتر محمد مهدویان- اعضای هیأت علمی پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ و پوشش- سوگل نیرومند راد و آناهیتا احمدی- دانش آموختگان مقطع کارشناسی ارشد پژوهشگاه علوم و فناوری رنگ و پوشش- و محمدحسن محسن زاده مقدم- دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر- است.
نتایج این کار در مجله Corrosion science (جلد 103، سال 2016، صفحات 283 تا 304) به چاپ رسیده است.
