Korozija, globalni problem, može se znatno smanjiti zahvaljujući novom, boljem pristupu za predviđanje kako metali reaguju u dodiru s vodom
Istraživači na državnom univerzitetu u Oregonu i Kalifornijskog univerziteta Berkeley razvili su novu računsku metodu koja kombinuje dvije tehnike kako bi predviđanja postala brža, jeftinija i učinkovitija.
Rezultati istraživanja mogu imati širok raspon primjena, uključujući projektovanje mostova i avionskih motora, koji su oba osjetljivi na koroziju.
Svaki metal osim plemenitih metala poput zlata i srebra reaguje s vodom. Cilj je predvidjeti specifične reakcije metala i kombinacija metala s vodom i koji su proizvodi tih reakcija,koristeći se prvo računskim postupcima. Kad gledamo na metale rastvorene u vodi, hemijska pretpostavka je da se metal otapa da bi formirao jednostavnu sol. Međutim, slučaj nije uvijek takav. U mnogim slučajevima, prvo se otapa da bi stvorio složeni skup koji sadrži mnogo metalnih atoma.
Ovim istraživanjem žele se predvidjeti grupacije koje predstavljaju rješenje, i tako unaprijediti razumijevanje metalnog otapanja s računskog stajališta. Istraživanje vodenih metalnih oksida i hidroksidnih skupina iz elemenata skupine 13 – aluminija, galija, indija i talijuma – naučnici su povezali kvantno mehaničke proračune s pristupom “grupne aditivnosti” kako bi se stvorili Pourbaix dijagrami, zlatni standard za opisivanje otopljenih metalnih vrsta u vodi.
Primjenom ovog novog pristupa stižemo na kvantitativnu procjenu stabilnosti ovih metalnih grupacija kao pH funkcije i koncentracije. Razumijevanje ove grupacije je krucijalno zbog uloge koju igraju u hemijskim procesima, od biomineralizacije do otopine-taloženja tankog filma za elektroničke aplikacije. A karakterizacija korozije proizlazi iz mogućnosti prikazivanja stabilnih faza metala u vodi.
Ako se, na primjer, projetkuje novi čelični most, želite uključiti potencijal za koroziju u računskom procesu dizajna. Ili ukoliko postoji poteba za novom metalnom napravom za avio motore, htjeli bi biti u stanju utvrditi hoće li taj metal korodirati. Ovi primjeri nisu samo hipotetični. Prošlog ljeta, japanska avio kompanija morala je obnoviti svih 100 Rolls-Royce motora na svom Boeing 787 Dreamliners nakon niza kvarova motora uzrokovanih korozijom i pucanja lopatica turbina. Motori se prodaju po 20 miliona dolara svaki.
Većina Pourbaixovih dijagrama ne uključuje te metalne grupacije, pa stoga nedostaje razumijevanja o otapanju i reakcijama metala s vodom. Ovim istraživanjem otkriven je brz i precizan formalizam za simulaciju tih klastera u kompjuteru, koji će promijeniti naše sposobnosti predviđanja kako metali reaguju u vodi.
m-Kvadrat
