Дождевые капли, скользя по гидрофобным поверхностям, накапливают электрический заряд — и, ударяя по защитному покрытию на металле, пробивают его как миниатюрная молния. Этот прежде неизвестный механизм коррозии описали исследователи Института исследования полимеров Общества Макса Планка (Германия) совместно с коллегами из Боннского университета, Южно-Китайского университета технологии, MIT и Университета Иоганна Гутенберга в Майнце. Работа опубликована в журнале Nature.
Прежде считалось, что дождь разрушает покрытия двумя путями: механически — за счет абразивного удара — и химически, из-за кислот и солей в воде. Эксперименты показали существование третьего механизма.
Капля, скользя по поверхности — листу растения, ПВХ-пенопласту или полистиролу, — накапливает заряд от 0,2 до 2 нКл. Когда она ударяет по покрытию из тефлона на медной подложке, происходит локальный диэлектрический пробой.
«Капли разряжаются в определенных точках и пробивают слой, как маленькая молния — с последствиями для долговечности покрытия», — объяснил механизм руководитель группы Physics at Interfaces Рюдигер Бергер.
В экспериментах 3 тыс. заряженных капель оставляли видимые повреждения тефлонового слоя и следы коррозии меди под ним. Те же 3 тыс. электрически нейтральных капель не вызывали никаких изменений, различимых под микроскопом. Величина заряда, который капля приобретает при скольжении, существенно зависит от материала: по данным первого автора работы Чжунъюань Ни, разница между поверхностями достигает десяти раз.
Авторы подчеркивают, что работа выполнена в лабораторных условиях: какая доля реальных осадков несет заряд, достаточный для пробоя покрытия, еще предстоит определить. Тем не менее открытый механизм указывает на необходимость пересмотра подходов к защите автомобилей, судов, зданий и объектов культурного наследия от долгосрочного воздействия атмосферной влаги.
Ранее Наука Mail рассказывала, как российские ученые разработали способ защиты стали от ржавления с эффективностью до 95%.