یک روز بارانی معمولاً خودرو را تمیز میکند، اما قطرات باران میتوانند بهمرور زمان به سطح آن آسیب بزنند. پیش از این تصور میشد دلیل اصلی این اتفاق، وجود نمکها، اسیدها و آلایندهها در آب باران است که باعث خوردگی فلز میشوند، اما پژوهش جدید عامل پنهان دیگری را شناسایی کرده است.
قطرات آب هنگام حرکت روی یک سطح میتوانند بار الکتریکی پیدا کنند. بر اساس مطالعهای جدید که در مجله Nature منتشر شده، همین بار الکتریکی بسیار کوچک میتواند پوشش محافظ سطح را تخریب کرده و باعث خوردگی فلز زیر آن شود. این یافته دلیل کمتر شناختهشدهای برای آسیبهای ناشی از آب به سطوح مختلف ارائه میکند و ممکن است در آینده روشهای محافظت از وسایل فلزی مانند خودروها، پلها و کشتیها را تغییر دهد.
وقتی یک قطره آب روی سطح برگ گیاه، دیوار ساختمان یا شیشه پنجره حرکت میکند، بخشی از بار الکتریکی سطح را با خود جابهجا کرده و بار مخالفی روی سطح باقی میگذارد. این فرایند شباهت زیادی به پدیده «تریبوالکتریک» یا باردار شدن در اثر تماس و اصطکاک دارد؛ همان اتفاقی که مثلاً هنگام مالش بادکنک به موها رخ میدهد.
اگرچه این پدیده جدید نیست، نقش آن در خوردگی ناشی از آب تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود. گروهی از پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک برای تحقیقات پلیمر تصمیم گرفتند بررسی کنند که قطرات آب دارای بار الکتریکی چه تأثیری بر سطوحی که با آنها تماس پیدا میکنند دارند.
پژوهشگران قطراتی ۳۵ میکرولیتری، تقریباً هماندازه قطرات باران، را روی چهار سطح رایج شامل برگ گیاه، تخته فومی پلیوینیل کلراید، شیشه پلیاستایرن و یک پوشش آبگریز پرکاربرد به نام PFOTS ریختند. سپس این قطرات را روی یک سطح مسی پوشیدهشده با تفلون، که پوششی مقاوم در برابر مواد شیمیایی است، در زاویه ۵۰ درجه جاری کردند.
قطرات آب در این آزمایش بار الکتریکی بسیار کوچکی بین ۰.۲ تا ۲ نانوکولن پیدا کردند. پس از عبور ۳ هزار قطره، یعنی تقریباً معادل یک روز بارانی، پوشش تفلون تخریب شد و در نهایت فلز زیر آن دچار خوردگی شد.
این یافتهها نشان دادند که حتی مقدار بسیار کمی از بار الکتریکی میتواند پوششهای مقاوم در برابر حرارت، آب و عوامل مختلف را تخریب کند. این موضوع نشان میدهد که وضعیت الکتریکی آب، و نه فقط میزان اسیدی بودن یا ترکیبات شیمیایی آن، میتواند باعث خوردگی شود.
نتایج این پژوهش میتواند در طراحی پوششهای محافظ جدیدی که مقاومت بیشتری در برابر قطرات آب دارای بار الکتریکی دارند، مورد استفاده قرار گیرد. دادههای بهدستآمده نشان میدهند که استفاده از یک لایه محافظ ضخیمتر ممکن است راهحل مناسبی باشد، هرچند برای طراحی پوششی که بهطور ویژه از فلزات در برابر این جرقههای بسیار کوچک محافظت کند، به تحقیقات بیشتری نیاز است.
