Металл теперь лечит себя сам: как австралийские ученые нашли способ остановить гниение конструкций

Ученые из Университета Квинсленда создали систему защиты металла, которая активируется только при начале разрушения. В основе конструкции — три уровня наноструктур: полимерные мицеллы, металл-органические каркасы ZIF-8 и оболочка из диоксида кремния. Такая архитектура удерживает ингибитор коррозии внутри до тех пор, пока химическая среда вокруг металла не изменится.
Традиционные покрытия страдают от преждевременного вымывания замедлителей. Молекулы ингибитора теряются в растворе, не успев подействовать. Чтобы решить эту проблему, группа под руководством Юсуке Ямаути использовала бензотриазол (BTA) в качестве активного компонента. Сначала его упаковали в мицеллы полимера Pluronic P123, затем сформировали вокруг них каркас ZIF-8 из ионов цинка и органических лигандов. Финальный слой — это диоксид кремния толщиной около 20 нанометров. Этот "пакет" создает барьер, который сохраняет ингибитор внутри структуры.
Структурная организация критична для стабильности. При добавлении BTA диаметр мицелл вырос с 10 до 21 нанометра. Эти частицы стали шаблоном для кристаллизации ZIF-8. Без мицелл бензотриазол нарушал формирование кристаллической решетки каркаса, а в тройном комплексе структура оставалась упорядоченной. Оптимизация состава позволила достигнуть массовой доли BTA в 16,2%. Для сравнения: загрузка в системе "ZIF-8 + BTA" без мицелл не превышала 4,2%, а в паре "мицеллы + BTA" составила 9,3%.