Дождь может разрушать металл электрическими разрядами — исследование

Оказалось, что капли воды с зарядом в тысячи вольт повреждают покрытия и ускоряют коррозию.

Дождь способен разрушать защитные покрытия металлов не только за счет воды, солей и механического воздействия капель. Ученые из Института исследования полимеров Общества Макса Планка обнаружили еще один механизм: электрический заряд капель способен пробивать тонкие изолирующие пленки поверх металла.

В основе этого эффекта лежит контактная электризация при скольжении. Когда капля проходит по листу растения, пластику, стеклу или другой изолирующей поверхности, она может получить электрический заряд, измеряющийся тысячами вольт.

Ученые решили проверить, что происходит при попадании такой воды на металл. В эксперименте использовали капли объемом 35 микролитров с небольшим количеством соли, имитирующей дождевую воду. Они скользили около 4 сантиметров по наклонной поверхности, набирали заряд, а затем падали на медную пластину с 60-нанометровым тефлоновым покрытием.

В зависимости от материала, по которому двигалась вода, заряд составлял всего от 0.2 до 2 нанокулонов. Тем не менее, уже 3 тысяч таких падений хватило, чтобы под защитным слоем появилась коррозия.

Под микроскопом ученые обнаружили углубления, местами проходившие через всю тефлоновую пленку и добиравшиеся до меди. При этом капли без электрического заряда, падавшие прямо на пластину, не повредили поверхность после тех же 3 тысяч ударов.

Расчеты показали, что капля с зарядом 2 нанокулона создает поле напряженностью около 60 киловольт на миллиметр примерно за 10 микрометров до тефлонового покрытия. Это соответствует порогу его электрического пробоя. Из исходных 2 нанокулонов около 1.8 нанокулона переходили в медь.

После пробоя запускается обычная электрохимическая коррозия. В результате защитные свойства тефлона после 10 тысяч ударов заряженных капель ухудшились сильнее, чем после 4 часов непрерывного нахождения в соленой воде. После 50 тысяч ударов область с коррозией разрослась более чем до 1 миллиметра.

Видимо, заключают исследователи, защитные пленки поверх металлов стоит делать потолще.