Ssylka

Можно ли предсказать коррозию для разработки прочных материалов?

Фантастические сцены разваливающейся инфраструктуры, знакомые по фильмам-антиутопиям, отражают не вымысел, а реальную проблему: коррозия разрушает здания, мосты и автомобили, становясь одной из самых дорогостоящих угроз для экономики.
Можно ли предсказать коррозию для разработки прочных материалов?
Изображение носит иллюстративный характер

Глобальные затраты на борьбу с коррозией оцениваются в триллионы долларов, а в Соединённых Штатах до 3% валового внутреннего продукта расходуется на устранение отказов материалов, вызванных этим процессом.

Учёные из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) работают над прогнозированием коррозионных процессов, чтобы на ранней стадии проектировать более прочные и долговечные материалы. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature Communications.

Брэндон Вуд из LLNL подчёркивает, что традиционные представления о коррозии базировались на исторических данных, связанных с определёнными металлическими составами и технологиями обработки, и любые изменения в этих параметрах делают прежние прогнозы ненадёжными – «все ставки пропадают».

Пэнхэ Сяо, бывший постдокторант LLNL, ныне сотрудничающий с Dalhousie University, разработал многомасштабные симуляции, отражающие динамику роста, растворения и изменений состава оксидных плёнок под влиянием факторов, таких как pH и напряжение. Экспериментальные исследования, проведённые под руководством Криса Орми из LLNL, дали важное представление о промежуточном режиме напряжения, ранее остававшемся малоизученным.

Применение продвинутого кинетического моделирования позволило ускорить симуляцию коррозионных процессов с учётом как состава материалов, так и рабочих условий. Особое внимание уделено естественной оксидной плёнке, которая играет роль защитного барьера, и изменениям её свойств (растворение, трещинообразование, увеличение проницаемости) приводящим к разрушениям.

Анализ включал три режима напряжения: низкий, высокий и промежуточный. В случае промежуточного режима исследователи обнаружили конкуренцию между процессами растворения и повторного осаждения, когда молекулы покидают поверхность, перемешиваются и вновь осаждаются, изменяя внешний вид и защитные свойства плёнки.

Интеграция методов симуляции с элементами машинного обучения позволила создать модель, способную прогнозировать время и механизмы коррозии в сложных условиях, что имеет практическое значение для строительства кораблей, мостов и других критичных объектов, где микробатарейные эффекты усиливают процесс разрушения.


Новое на сайте

16950Физический движок в голове: как мозг разделяет твердые предметы и текучие вещества 16949Скрыты ли в нашей днк ключи к лечению ожирения и последствий инсульта? 16948Почему символ американской свободы был приговорен к уничтожению? 16947Рукотворное убежище для исчезающих амфибий 16946Какую тайну хранит жестокая жизнь и загадочная смерть сестер каменного века? 16945Скрывает ли Плутон экваториальный пояс из гигантских ледяных клинков? 16944Взгляд на зарю вселенной телескопом Джеймса Уэбба 16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем