Исследователи изучили ещё одну причину коррозии, потенциально способную влиять на деградацию металлов

Если оставить металл под дождём в достаточной степени надолго, даже с защитным покрытием, коррозия в конце концов сделает своё дело. Изначально учёные выдвинули гипотезу, что причиной столь сильной коррозионной активности воды может быть её физическое воздействие на поверхность, а также предположили, что определённую роль в этом могут играть кислотные соединения.

Однако новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предполагает, что существует третий источник коррозии, действующий приблизительно так же, как при трении двух твёрдых тел друг о друга — процессе, известном как трибоэлектризация. В исследовании группа учёных во главе со специалистами Института исследования полимеров Общества Макса Планка в Майнце изучала воду, которая стекала по изолирующим поверхностям, таким как листья, оконное стекло, вспененный ПВХ и кварц, а затем ударялась о поверхность с непроводящим покрытием, то есть тефлоном.

Исследователи зарегистрировали, что такие капли воды приобретали заряд от 0,2 нанокулона на листе до приблизительно 2 нанокулонов на кварце. Это небольшие заряды, но со временем их достаточно, чтобы причинить серьёзный ущерб. Этот процедура называется «электризацией при скольжении» — явлением, которое некоторые из тех же авторов изучали в предыдущей работе 2025 года.

Учёные провели два варианта одного эксперимента: в одном капли перед попаданием на покрытую тефлоном поверхность скользили по материалу, а в другом — нет. После 3000 ударов они обнаружили, что в первом случае на покрытии появились признаки повреждения, тогда как во втором их не было даже при наблюдении под микроскопом.

Так что же происходит, когда скользившая вода попадает на поверхность с покрытием? Сначала вода приобретает положительный заряд в результате электризации при скольжении. Металл под покрытием отвечает собственным отрицательным зарядом, и притяжение между ними создаёт электрическое поле ввода. Затем, когда капля падает, высокоскоростные камеры фиксируют образование на её передней части конуса, похожего на конус Тейлора, который возникает, когда электростатическая сила, действующая на жидкость, преодолевает поверхностное натяжение и деформирует её. По сути, по мере приближения капли к поверхности возникает электрическое поле, которое усиливается с уменьшением расстояния между ними, вызывая при ударе диэлектрический пробой и химические изменения самого покрытия.

«Коррозия начинается с локального диэлектрического пробоя покрытия, вызванного заряженными каплями, — пишут авторы. — В результате находящийся под ним металл оказывается открыт для контакта с водной средой капли. По мере попадания новых заряженных капель повреждённая область постепенно увеличивается».

Разработчики отмечают, что для образования заряженным каплям необязательно скользить по этим материалам: они также могут возникать в облаках, грозах, океанских волнах и водопадах. И если заряженные капли незаметно пробивают защитные слои, решением будет не просто более прочное покрытие. Нам нужны покрытия, которые дадут электрическому заряду путь для отвода.