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

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка