Forskare har studerat klorids frätande effekter på olika material i årtionden. Nu tack vare högpresterande datorer vid San Diego Supercomputer Center (SDSC) vid UC San Diego och Texas Advanced Computing Center (TACC), detaljerade modeller har simulerats för att ge ny insikt om hur klorid leder till korrosion på strukturella metaller, leder till ekonomiska och miljömässiga konsekvenser.

Leds av ett team från Oregon State Universitys (OSU) College of Engineering, en studie som diskuterade denna nyfunna information publicerades i Materialnedbrytning , a Natur partnerjournal.

"Stål är de mest använda strukturella metaller i världen och deras korrosion har allvarlig ekonomisk, miljö, och sociala konsekvenser, "säger studieförfattaren Burkan Isgor, en OSU civil- och byggnadsteknikprofessor. "Att förstå processen för hur skyddande passiva filmer bryts ner hjälper oss att skräddarsy effektiva legeringar och korrosionsinhibitorer som kan öka livslängden för strukturer som utsätts för kloridangrepp."

Isgor arbetade nära med OSU School of Engineering-kollegan Líney Árnadóttir samt doktoranderna Hossein DorMohammadi och Qin Pang för att genomföra studien. Som docent i kemiteknik, Árnadóttir sa att hennes arbete ofta använder beräkningsmetoder för att studera kemiska processer på ytor med tillämpningar i materialnedbrytning.

"Vi samarbetar ofta med experimentella grupper och använder experimentella ytvetenskapliga verktyg för att komplettera våra beräkningsmetoder, ", sa hon. "För den här studien förlitade vi oss på tilldelningar från National Science Foundations (NSF) Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) så att vi kunde använda Comet och Stampede2 för att kombinera olika beräkningsanalyser och experiment som tillämpar grundläggande fysik- och kemimetoder till ett tillämpat problem med potentiellt stor samhällspåverkan."

OSU-teamet använde en metod som kallas densitetsfunktionsteori (DFT) för att undersöka strukturella, magnetisk, och elektroniska egenskaper hos de inblandade molekylerna. Deras simuleringar bekräftades också av andra som använde reaktiv molekylär dynamik (Reax-FF MD), vilket gjorde det möjligt för dem att exakt modellera de kemibaserade processerna i nanoskala som leder till kloridinducerad nedbrytning av passiva järnfilmer.

"Att modellera nedbrytning av oxidfilmer i komplexa miljöer är beräknat mycket dyrt, och kan vara opraktisk även på ett litet lokalt kluster, ", sa Isgor. "Inte bara gör Comet och Stampede2 det möjligt att arbeta med mer komplexa, mer realistisk, och industriellt relevanta problem, men även dessa högpresterande datorer låter oss göra det inom en rimlig tidsram, föra kunskap framåt."