پوشش‌هاي هوشمند ضدخوردگي: انواع و سازوكارهاي حفاظت از خوردگي

Smart Coatings in Anti-corrosion Applications: Types and Corrosion Protection Mechanisms

محبوس نمودن بازدارنده‌ي خوردگي در يك ساختار ميزبان خنثي (مخزن) و سپس رهايش آن و يا اصطلاحاً بكارگيري سيستم‌بازدارندگي هوشمند ضدخوردگي توجه زيادي را در بين محققان به خود جلب نموده است. اين سيستم‌ها براين اساس طراحي مي‌شوند كه هم از واكنش‌هاي ناخواسته بين بازدارنده و زمينه جلوگيري به عمل آيد و هم بازدارنده در جايي كه مورد نياز است مصرف شود. همچنين، در صورت ايجاد خراش در پوشش‌ها، اين خراش‌ها بتوانند ترميم گردند. براي رسيدن به اين هدف، تاكنون استراتژي‌هاي متفاوتي پيشنهاد شده است. در برخي روش‌ها، بازدارنده را درون يك ساختار ميزبان با ابعاد نانو يا ميكرومتري كپسول نموده كه فقط در حين آسيب رسيدن به كپسول، بازدارنده آزاد ‌شود و سبب جلوگيري از خوردگي گردد. همچنين، مي‌توان از مخازن مختلف ديگري براي محبوس نمودن بازدارنده‌ها بهره برد. از جمله‌ي اين مخزن‌ها مي‌توان به نانولوله‌ها، ذرات مبادله‌گر يوني، مواد هادي و پلي‌الكتروليت‌هاي لايه به لايه، مواد متخلخل و غيره اشاره نمود. به‌عنوان نمونه مي‌توان از نانوذراتي كه داراي لايه‌هاي متناوب پلي‌الكتروليتي هستند براي ساكن كردن بازدارنده‌ها بهره برد. تغيير در شرايط محيطي، پلي‌الكتروليت‌ها را تضعيف نموده و سبب آزادسازي بازدارنده در محيط مي‌شود. به طوركلي در سيستم‌هاي بازدارندگي هوشمند ممكن است يك تبادل يوني بين يون خورنده و بازدارنده درون سيستم رخ دهد و يا بازدارنده با تغيير pH در منطقه خوردگي آزاد شود و يا اينكه به صورت نفوذ بلند مدت از درون سيستم مانع از خوردگي شود. بنابراين بايد تغييراتي در محيط پيرامون رخ دهد تا شاهد آزاد شدن و عملكرد بازدارنده درون پوشش بود.

Doping corrosion inhibitor in a host structure (container) draws much attention among the researchers. This system, called smart corrosion inhibition, is designed not only to avoid undesirable reactions between the corrosion inhibitor and the matrix but also letting the inhibitor to be consumed just where it is needed. Moreover, in some cases, this system can undergo self-healing properties, if the coating is scratched. A lot of strategies are suggested to achieve these purposes, including loading corrosion inhibitor in nano-micro capsules, doping corrosion inhibitor in porous containers and etc. Other reservoirs that can be loaded with corrosion inhibitor are nanotubes, ion exchange particles, conductive materials, layer by layer polyelectrolytes, and porous materials. For instance, multi-layer polyelectrolytes can be used to immobilize the corrosion inhibitor. Changing the system conditions can cause polyelectrolytes to weaken, and letting the corrosion inhibitor release. In general, an ion exchange occurs between corrosive ions and inhibitors' in the system, or the inhibitor is released due to local pH changes, or as a long-term diffusion, the inhibitor can avoid corrosion reaction. Therefore, some changes are needed in the system to commence smart corrosion inhibition process.