FCSE | Ricerca di frontiera: rivestimenti anticorrosione «autoriparanti» attivati dalla luce solare

Data di pubblicazione:

2025-06-07

I materiali metallici esposti direttamente ad aria, acqua o altri mezzi corrosivi sono facilmente danneggiati da varie azioni fisicochimiche, causando un enorme spreco di risorse e problemi ambientali. Applicare un rivestimento protettivo sulla superficie permette di isolare il substrato metallico dai mezzi ambientali circostanti, rallentando efficacemente la corrosione.

I materiali metallici esposti direttamente ad aria, acqua o altri mezzi corrosivi sono facilmente danneggiati da varie azioni fisicochimiche, causando un enorme spreco di risorse e problemi ambientali. Applicare un rivestimento protettivo sulla superficie permette di isolare il substrato metallico dai mezzi ambientali circostanti, rallentando efficacemente la corrosione. Compattezza e resistenza alla corrosione del rivestimento sono i due fattori chiave che determinano l’effetto protettivo finale. Rispetto a rivestimenti inorganici quali smalti e ceramiche, quelli organici sono ampiamente utilizzati grazie alla disponibilità di molte fonti, alla buona resistenza alla corrosione e alla maggiore facilità di formare uno strato compatto sulle superfici metalliche. Non si può però ignorare che, nei diversi ambienti naturali, sulle superfici dei rivestimenti organici si formano facilmente microcricche, che permettono l’infiltrazione di acqua e altri mezzi corrosivi e fanno perdere la protezione.

Per risolvere questo problema, i gruppi di ricerca di Lin Zhifeng e Li Weihua dell’Università Sun Yat-sen hanno preparato un rivestimento in resina epossidica contenente nanoparticelle di Fe3O4 e tetradecanolo, di spessore circa 200 μm, che manifesta buona capacità autoriparante sotto la luce solare e può proteggere dalla corrosione l’acciaio al carbonio sottostante.

I rivestimenti autoriparanti (SHC) sono un nuovo tipo di rivestimento, segnalato per la prima volta soltanto 20 anni fa, capace di riparare le proprie microcricche o i propri danni formando una barriera fisica e prolungando così efficacemente la vita utile prevista. Sebbene siano già noti diversi metodi di preparazione, tra cui aggiunta di agenti esterni di riparazione o inibitori della corrosione, legami dinamici delle stesse resine polimeriche e uso di materiali termoplastici o a memoria di forma, spesso occorrono irraggiamento ultravioletto o alte temperature per indurre le reazioni chimiche correlate. È quindi urgente sviluppare rivestimenti capaci di autoripararsi in condizioni moderate.

I ricercatori hanno scoperto che, grazie all’effetto fototermico delle nanoparticelle di Fe3O4, il rivestimento autoriparante preparato può raggiungere 70 °C in soli 200 s sotto luce simulata, temperatura sufficiente a far fondere e scorrere il tetradecanolo per riempire i difetti superficiali; perforazioni e graffi della superficie vengono rapidamente riparati entro 3 minuti. La bagnabilità può essere regolata mediante la proporzione di tetradecanolo aggiunto e l’abbondanza di gruppi idrossilici sulla superficie rende il rivestimento più idrofilo. Hanno inoltre verificato l’effetto autoriparante sotto luce naturale all’aperto: i risultati mostrano che i graffi superficiali possono essere riparati con successo in 93 s. Prima e dopo il ripristino, l’efficienza anticorrosione di questo nuovo rivestimento resta superiore al 99% e può impedire efficacemente la penetrazione di O2, H2O e Cl–; anche dopo 168 ore di immersione in una soluzione di NaCl al 3.5 wt%, mostra ancora buona stabilità e proprietà protettive.

Questo nuovo materiale per rivestimenti anticorrosione «autoriparanti» attivati dalla luce solare ha un metodo di preparazione semplice, non richiede condizioni artificiali aggiuntive e offre prestazioni contro infiltrazioni e corrosione paragonabili a quelle dei rivestimenti commerciali; si prospettano produzione su larga scala e applicazioni in diversi ambiti della protezione ingegneristica.

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