Walczymy z korozją od czasu, gdy zaczęliśmy posługiwać się metalami. Dzisiaj zapobiegamy jej m.in. za pomocą farb, nad którymi pracują także polscy naukowcy

Każdy posiadacz starego samochodu drży na sam dźwięk słowa „rdza”. Korozji nie obawiają się jednak wyłącznie użytkownicy oldtimerów. Proces ten muszą brać pod uwagę także konstruktorzy pojazdów (kiepsko zabezpieczone blachy przyczyniły się do fatalnej opinii o Lancii w Wielkiej Brytanii, a w konsekwencji do opuszczenia tego rynku przez włoską markę w latach 90.), statków, budynków czy mostów.
Jednym ze sposobów ochrony przed korozją jest stosowanie farb, którymi pokrywa się powierzchnię metali. Nie mówimy tutaj jednak o produktach, które można znaleźć na półkach marketów budowlanych. Chodzi o farby – w tym grunty – o znacznie większej wytrzymałości. Takie, które będą w stanie zabezpieczać metal nawet przez ćwierć wieku. Często takie farby zawierają dużo cynku – ten jednak w wysokich stężeniach jest szkodliwy dla organizmów żywych.
Dlatego naukowcy pracują nad zmniejszeniem jego zawartości w gruntach. Kilka sposobów opracowali badacze z Łukasiewicz – Instytutu Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników (Łukasiewicz-IMPiB). – Nasze grunty mają nawet lepsze właściwości ochronne w silnie korozyjnych środowiskach, w tym morskim, niż tradycyjne grunty wysokocynkowe. To przełoży się na rzadsze remonty, niższe nakłady finansowe, lepszą estetykę oraz czystsze środowisko – mówi dr hab. inż. Małgorzata Zubielewicz z Instytutu.
Walka z naturą
Zanim jednak powiemy sobie o nowych gruntach, przyjrzyjmy się, czym jest korozja. Słowo pochodzi z języka łacińskiego (corrosio) i oznacza „zżeranie”. Korozja jest więc procesem stopniowego niszczenia metalu na skutek reakcji zachodzących w kontakcie z otoczeniem, np. powietrzem czy wodą. W efekcie metal zaczyna tworzyć związki, np. tlenki (tlenek żelaza jest jednym ze składników rdzy).
Korozji nie sposób uniknąć. Dlaczego? Bo metale wracają w ten sposób do stanu, w jakim znajdujemy je w naturze – czyli związków z innymi pierwiastkami właśnie. Pod taką postacią występują w rudach, które dopiero po obróbce pozwalają nam uzyskać czysty metal (tylko metale szlachetne występują w naturze w czystej postaci). Dzieje się tak, ponieważ dla atomów towarzystwo generalnie jest „wygodniejsze”. I chodzi nie tylko o metale – tlen w powietrzu to cząstka składająca się z dwóch atomów tego pierwiastka; podobnie azot i wodór. Ten ostatni na Ziemi zresztą najczęściej związany jest w cząsteczkach wody.
Innymi słowy: walka z korozją to walką z naturą. Nie mamy jednak innego wyjścia, jeśli chcemy korzystać z dobrodziejstw metali – a trudno przecież bez nich wyobrazić sobie cywilizację.
Całkowite poświęcenie
Na przestrzeni lat wypracowaliśmy wiele metod ochrony przed korozją, lecz walka nabrała tempa wraz z wejściem metali do powszechnego użytku podczas rewolucji przemysłowej. Pionierem w tym względzie była brytyjska marynarka wojenna, gdzie po raz pierwszy (na zwodowanym w 1824 r. statku HMS „Samarang”) użyto czegoś, co dzisiaj nazywamy ochroną katodową. – Chodzi o to, żeby powierzchnię jednego metalu pokryć innym, który łatwiej reaguje z otoczeniem, chroniąc w ten sposób podłoże. Można powiedzieć, że jeden metal poświęca się po to, aby ochronić inny – tłumaczy dr inż. Ewa Langer z Łukasiewicz-IMPiB.
Poświęcającym się metalem często jest cynk. Dodawany jest pod postacią pyłu lub płatków do antykorozyjnych farb, gdzie stanowi nawet 80 proc. ich składu. Naukowcy z Łukasiewicza, we współpracy z inżynierami z Instytutu Badawczego Dróg i Mostów oraz niemieckiego Fraunhofer IPA, postanowili jednak pójść krok dalej i zaczęli szukać metod na obniżenie zawartości cynku w antykorozyjnych powłokach.
W efekcie udało im się zidentyfikować wiele dodatków, które można stosować w farbach zamiast „poświęcającego się metalu”. Aby nie zmieniła się zasada działania, wszystkie musiały spełniać jeden warunek – utrzymywać przewodnictwo (nie wchodząc w szczegóły, jest ono konieczne do uzyskania jak najlepszej ochrony). – Zastosowaliśmy m.in. tlenek grafenu, nanorurki węglowe czy pył cynkowy modyfikowany powierzchniowo związkami organicznymi – wyjaśnia dr hab. inż. Zubielewicz.
Zmodyfikowane farby nie tylko nie traciły na właściwościach ochronnych, ale miały też lepsze parametry, jeśli idzie o uszkodzenia mechaniczne – np. gdyby w pomalowane przęsło mostu miała uderzyć kra. Naukowcy mówią, że zainteresowanie ze strony rynku jest, chociaż nie będzie to produkt, jaki znajdziemy w dziale z farbami marketu budowlanego. ©℗
Eureka! DGP
Trwa ósma edycja konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Do 18 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej. Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi na specjalnej gali 23 czerwca, zaś podsumowanie tegorocznego cyklu ukaże się 25 czerwca w Magazynie DGP. Główną nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej), ufundowana przez organizatora