Det är svårt att tro att en liten spricka kan ta ner en gigantisk metallstruktur. Men ibland kollapsar broar, rörledningar går sönder och flygkroppar lossnar från flygplan på grund av svåra att upptäcka korrosion i små sprickor, repor och bucklor.

Ett team från Northwestern University har utvecklat en ny beläggningsstrategi för metall som självläker inom några sekunder vid repor, skrapade eller spruckna. Det nya materialet kan förhindra att dessa små defekter blir till lokal korrosion, vilket kan orsaka att stora strukturer misslyckas.

"Lokal korrosion är extremt farlig, "sa Jiaxing Huang, som ledde forskningen. "Det är svårt att förhindra, svårt att förutse och svårt att upptäcka, men det kan leda till katastrofalt misslyckande. "

När den skadas av repor och sprickor, Huangs patentsökta system flyter snabbt och återansluter för att snabbt läka precis framför ögonen. Forskarna visade att materialet kan läka upprepade gånger - även efter att ha repat exakt samma plats nästan 200 gånger i rad.

Studien publicerades idag (28 januari) i Forskning , den första Science Partner Journal som nyligen lanserades av American Association for the Advancement of Science (AAAS) i samarbete med China Association for Science and Technology (CAST). Huang är professor i materialvetenskap och teknik vid Northwestern McCormick School of Engineering.

Medan några självläkande beläggningar redan finns, dessa system fungerar normalt för nanometer- till mikronstorlek. Att utveckla en beläggning som kan läka större repor i millimeterskalan, Huang och hans team såg flytande ut.

"När en båt skär genom vattnet, vattnet går ihop igen, "Sa Huang." "Snittet" läker snabbt eftersom vatten rinner lätt. Vi blev inspirerade att inse att vätskor, som oljor, är det ultimata självläkande systemet. "

Men vanliga oljor flyter för lätt, Huang noterade. Så han och hans team behövde utveckla ett system med motstridiga egenskaper:tillräckligt flytande för att flöda automatiskt men inte så flytande att det droppar av metallens yta.

Teamet mötte utmaningen genom att skapa ett nätverk av lätta partiklar - i detta fall grafenkapslar - för att tjockna oljan. Nätverket fixar oljebeläggningen, så att det inte droppar. Men när nätverket skadas av en spricka eller repa, det släpper ut oljan att flöda lätt och återansluta. Huang sa att materialet kan tillverkas med alla ihåliga, lätt partikel - inte bara grafen.

"Partiklarna immobiliserar väsentligen oljefilmen, "Sa Huang." Så det stannar kvar. "

Beläggningen fastnar inte bara, men det fastnar bra - även under vattnet och i hårda kemiska miljöer, såsom syrabad. Huang föreställer sig att det kan målas på broar och båtar som är naturligt nedsänkta under vattnet samt metallkonstruktioner nära läckta eller utspillda mycket frätande vätskor. Beläggningen tål också stark turbulens och fastnar i vassa hörn utan att röra sig. När den borstas på en yta från undervattnet, beläggningen fortsätter jämnt utan att fånga små luftbubblor eller fukt som ofta leder till stifthål och korrosion.