FCSE | Investigación de vanguardia: recubrimientos anticorrosión «autorreparables» impulsados por la luz solar

Fecha de publicación:

2025-06-07

Los materiales metálicos expuestos directamente al aire, al agua u otros medios corrosivos se dañan fácilmente por diversas acciones físicas y químicas, lo que provoca un enorme desperdicio de recursos y problemas ambientales. Aplicar un recubrimiento protector sobre su superficie puede aislar el metal base del medio ambiente circundante y así reducir eficazmente la corrosión.

Los materiales metálicos expuestos directamente al aire, al agua u otros medios corrosivos se dañan fácilmente por diversas acciones físicas y químicas, lo que provoca un enorme desperdicio de recursos y problemas ambientales. Aplicar un recubrimiento protector sobre su superficie puede aislar el metal base del medio ambiente circundante y así reducir eficazmente la corrosión. La densidad del recubrimiento y su resistencia a la corrosión son los dos factores clave que determinan el efecto protector final. En comparación con los recubrimientos inorgánicos como el esmalte y la cerámica, los recubrimientos orgánicos se utilizan ampliamente porque tienen fuentes diversas, buena resistencia a la corrosión y forman con mayor facilidad una capa de cobertura densa sobre la superficie metálica. Sin embargo, un hecho que no se puede ignorar es que, en diversos entornos naturales, los recubrimientos orgánicos forman fácilmente microfisuras en su superficie, lo que permite la penetración de agua y otros medios corrosivos y hace que pierdan su función protectora.

Para resolver este problema, el equipo de investigación de Lin Zhifeng y Li Weihua, de la Universidad Sun Yat-sen, preparó un recubrimiento de resina epoxi que contiene nanopartículas de Fe3O4 y tetradecanol (con un espesor de unos 200 μm), que muestra una buena capacidad de autorreparación bajo la luz solar y puede proteger el acero al carbono subyacente contra la corrosión.

El recubrimiento autorreparable (SHC) es un nuevo tipo de recubrimiento; han pasado solo 20 años desde que se informó por primera vez. Puede reparar sus propias microgrietas o daños y formar una barrera física, prolongando así de forma eficaz la vida útil prevista. Aunque ya se han descubierto varios métodos distintos para preparar recubrimientos autorreparables, como añadir agentes externos de reparación/inhibidores de corrosión, el enlace dinámico de la propia resina polimérica y el uso de materiales termoplásticos/con memoria de forma, a menudo requieren irradiación ultravioleta o altas temperaturas para inducir las reacciones químicas correspondientes, por lo que es urgente desarrollar recubrimientos capaces de autorrepararse en condiciones suaves.

Los investigadores descubrieron que, bajo el efecto fototérmico de las nanopartículas de Fe3O4, el recubrimiento autorreparable preparado alcanza los 70 °C en solo 200 s de iluminación simulada, suficiente para que el tetradecanol se funda y fluya rellenando los defectos de la superficie; en 3 minutos, las perforaciones y los arañazos de la superficie del recubrimiento se repararon rápidamente. La humectabilidad del recubrimiento puede regularse mediante la proporción de tetradecanol añadido, y los abundantes grupos hidroxilo de su superficie hacen que esta sea más hidrófila. Además, verificaron el efecto de autorreparación del recubrimiento bajo luz solar real en exteriores, y los resultados indican que los arañazos de su superficie se repararon con éxito en 93 s. Antes y después de la reparación, la eficiencia anticorrosiva de este nuevo recubrimiento se mantiene por encima del 99 %, y es capaz de impedir eficazmente la penetración de O2, H2O y Cl–; incluso tras 168 horas de inmersión en una solución de NaCl al 3.5 wt%, sigue mostrando buena estabilidad y propiedades protectoras.

Este nuevo material de recubrimiento anticorrosivo «autorreparable» impulsado por la luz solar tiene un método de preparación sencillo, no requiere condiciones artificiales adicionales y ofrece un rendimiento antipermeación y anticorrosión comparable al de los recubrimientos comerciales; se espera que pueda producirse a gran escala y aplicarse en diversos campos de protección de ingeniería.

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