Исследователи выяснили, что защитное покрытие из твердых оксидов, при нанесении достаточно тонким слоем, может деформироваться как жидкость, заполняя любые трещины и щели при их появлении.
Подобная структура, отмечает phys.org, особенно полезна для предотвращения утечек мелких молекул, способных проникать сквозь большинство материалов. Например, водородного газа, который может выступить в роли топлива для автомобилей, или радиоактивного трития, формирующегося в ядрах реакторов АЭС.
Большинство металлов, за исключением золота, окисляются под действием воды и воздуха. Реакция может привести к растрескиванию и ослаблению структуры. Но существуют 3 известных элемента, формирующих оксид, способный защитить от дальнейшего окисления: алюминий, хром и кремний (двуокись).
Старший автор работы, профессор Джу Ли из Массачусетского технологического института, отметил, что группа пыталась понять причину такой стойкости материалов к коррозии.
Выводы исследования представлены в Nano Letters.
Команда из МТИ, возглавляемая студентом магистратуры Ян Яном, использовала специальные инструменты, чтобы в деталях рассмотреть поверхность металлов, покрытых упомянутыми оксидами и помещенных в кислородную среду или подвергающихся другому воздействию. Большинство трансмиссионных электронных микроскопов, необходимых для этого процесса, требуют изучения образцов в вакууме. Команда использовала новую версию аппарата (E-TEM), позволяющую работать со структурами в присутствии нужных жидкостей и газов.
Выяснилось, что алюминиевая окись может вести себя как жидкость даже при комнатной температуре, если слой покрытия составляет 2-3 нм. Микроскоп показал, что кусок алюминия, покрытый своим оксидом, можно растянуть почти в 2 раза без появления трещин.
«Технически, материал является разновидностью стекла. Но он ведет себя как жидкость, полностью покрывая поверхность, пока остается достаточно тонким», — сказал Ли.