Odkrycie jest efektem badań zespołu z Instytutu Maxa Plancka Badań Polimerów w Niemczech. Badacze od kilku lat zajmują się zjawiskiem elektryzowania się kropli wody. Wiadomo, że kropla może uzyskać ładunek podczas przesuwania się po określonej powierzchni. Jest to zjawisko związane z wymianą ładunków na granicy kontaktu wody i materiału, przypominające mechanizm odpowiedzialny za powstawanie elektryczności statycznej.
Czytaj też: Chiny rozwiązały największy problem elektrowni wiatrowych. Sęk w tym, że muszą latać
Tym razem uczeni postanowili sprawdzić, czy taki ładunek może wpływać na trwałość materiałów chroniących metale przed korozją. O wynikach tego niezwykłego śledztwa piszą na łamach Nature. Jak przyznają, w eksperymentach wykorzystywali między innymi krople wody przesuwające się po liściach roślin, tworzywach sztucznych i powierzchniach pokrytych materiałami hydrofobowymi. Następnie naładowane krople trafiały na próbki miedzi pokryte warstwą teflonu lub polistyrenu.
Początkowo nic nie wskazywało na szczególnie destrukcyjne działanie. Członkowie zespołu badawczego analizowali próbki po kilkudziesięciu kroplach, lecz nie znajdowali wyraźnych śladów uszkodzeń. Sytuacja zmieniła się, gdy pozwolili kroplom spadać na powierzchnię tysiące razy. Pod mikroskopem pojawiły się otwory w ochronnej warstwie, a znajdująca się pod nią miedź zaczęła wykazywać oznaki korozji.
Co istotne, podobnego efektu nie obserwowano w przypadku elektrycznie neutralnych kropli wody. Oznacza to, że sam ładunek elektryczny może mieć znaczenie dla degradacji powłoki. Mechanizm jest związany z tak zwanym przebiciem dielektrycznym. Powłoka izolująca, która normalnie chroni metal, może zostać uszkodzona pod wpływem lokalnego pola elektrycznego. Gdy pojawi się w niej niewielkie uszkodzenie, woda może uzyskać dostęp do znajdującego się pod spodem metalu. Wtedy rozpoczynają się procesy prowadzące do korozji.
Badacze wykazali, iż naładowane krople mogą powodować uszkodzenia nie tylko wtedy, gdy uderzają w powierzchnię. Problem może pojawić się również podczas przesuwania się wody po materiale. W doświadczeniach przeprowadzonych na próbkach metalu obserwowano ślady korozji powstające wzdłuż toru, którym przemieszczały się krople.
Takie doniesienia są szczególnie intrygujące w kontekście przedmiotów i konstrukcji wystawionych na działanie deszczu. Chodzi między innymi o samochody, pociągi, statki, mosty, elementy infrastruktury oraz zabytkowe budynki. Jednym z przykładów może być wieża Eiffla, której stalowa konstrukcja jest regularnie pokrywana nowymi warstwami farby chroniącej ją przed korozją. Naukowcy zwracają uwagę, że elektrycznie naładowane krople mogą być jednym z czynników przyczyniających się do niszczenia takich powłok.
Nie oznacza to jednak, że deszcz nagle okazuje się głównym sprawcą korozji. Badanie odbywało się w warunkach laboratoryjnych i wciąż nie wiadomo, jak duże znaczenie opisany mechanizm ma podczas rzeczywistych opadów. Naukowcy muszą jeszcze ustalić, jak często naturalne krople deszczu posiadają wystarczający ładunek, aby powodować podobne uszkodzenia.
Źródło: Nature
