عنوان اختراع: ساخت پوشش زیست سازگار و خودترمیم شونده نانوكامپوزیتی بر پایه كیتوزان/ اكسید سریم بر روی آلیاژهای آلومینیوم

خلاصه اختراع

خلاصه اختراع آلومینیم یك فلز بسیار فعال می‌باشد و در محیط مرطوب تشكیل فیلم محافظ جامد را می‌دهد كه در ادامه از خوردگی فلز جلوگیری می‌كند. به‌دلیل اینكه در تماس با محیط‌های خورنده- كه حاوی یونهایی مثل هالیدها می‌باشد- این آلیاژها به خوردگی موضعی حساس می‌شوند، به همین جهت فرآیندهای زیادی جهت جلوگیری از خوردگی آلیاژهای آلومینیم مورد بررسی قرار گرفته‌است. پوشش‌های تبدیلی شیمیایی به‌صورت متداول برای افزایش چسبندگی رنگ و همچنین حفاظت از خوردگی آلیاژهای مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشترین فرآیند پوشش‌دهی تبدیلی شامل تركیبات كروماته می‌باشد. با وجود تمام ویژگی‌های عالی نظیر حفاظت از خوردگی بسیار خوب، ارزان بودن و ساده بودن فرآیند پوشش‌های تبدیلی كروماته، ولی متاسفانه خاصیت بازدارندگی پوشش‌های كروماته به‌شدت برای طبیعت و انسان مضرر می‌باشد، همچنین قدرت شدید اكسید‌كنندگی كروماته موجب محدودیت استفاده از این پوشش جهت حفاظت از خوردگی آلیاژهای مختلف شده‌است. در سالهای اخیر استفاده از مواد دوستدار محیط زیست بدست آمده از منابع تجزیه‌پذیر بسیار گسترش پیدا كرده‌است. از میان مواد تجزیه‌پذیر، پلی‌ساكاریدها مانند كیتین، سلولز و نشاسته، به سبب دارا بودن خواص ویژه و قابل دسترس بودنشان بسیار مورد توجه قرارگرفته‌اند. كیتین یك پلی ساكارید درشت مولكول قندی است كه تاكنون بیش از 300 منبع متفاوت از جمله گیاهان و بی‌مهرگان دریایی، جلبك‌ها، قارچ‌ها، و نرم‌تنان برای استخراج این زیست بسپار مورد مطالعه قرارگرفته‌اند. در حال حاضر مهم‌ترین منابع اولیه برای استخراج مقرون به‌صرفه، پوست سخت ‌پوستان دریایی همچون میگو، خرچنگ و لاك‌پشت است. كیتین در بیشتر حلالهای شناخته شده غیرقابل حل بوده كه باعث محدودیت‌هایی در كاربرد این ماده ارزشمند شده‌است ولی دِ‌استیله آن، كیتوزان قابلیت انحلال در محیطهای اسیدی متوسط را دارد. كیتوزان یكی از مهمترین پلی‌ساكاریدها است كه به‌سبب خواص فیزیكی و شیمیایی منحصر به‌فرد مانند، زیست‌سازگار بودن، دارا بودن خاصیت آنتی‌باكتریال، قابلیت تجزیه‌پذیری و همچنین خواص عالی تشكیل فیلم باعث شده مورد توجه محققین و صنایع مختلف قرار بگیرد. در این اختراع برای اولین‌بار در دنیا به تشكیل پوشش دوستدار محیط‌زیست و زیست‌سازگار كیتوزان/ اكسید سریم با مقاومت خوردگی بسیار بالا بر روی آلیاژهای آلومینیم پرداخته شد و در ادامه نقش بازدارنده نیترات سریم، نانو‌ذرات اكسید سریم و پوشش نهایی محافظ بر روی مقاومت به خوردگی آنها مورد مطالعه قرارگرفت. بررسی‌ها نشان داد كه در اثر انجام واكنش‌های خوردگی بر روی سطح پوشش در حین غوطه‌وری، یونهای سریم از پوشش آزاد شده و تشكیل رسوب و یا یونهای كمپلكس حل‌پذیر را می‌دهند. در نهایت فیلم اكسید سریم تشكیل می‌شود. تشكیل اكسید سریم سبب ترمیم عیوب پوشش كیتوزان می‌گردد و با تشكیل لایه نازك از اكسید سریم خاصیت خود ترمیم‌كنندگی پوشش ادامه پیدا می‌كند. تصاویر میكروسكوپی نشان داد كه پس از گذشت یك‌ماه غوطه‌وری، نمونه‌های آلومینیمی پوشش داده‌شده با كیتوزان/ اكسید سریم، میزان خوردگی سطح آنها به به مقدار بسیار زیادی كاهش پیدا كرد. این كاهش به خاصیت بازدارندگی و اثر خود ترمیم كنندگی سریم در پوشش باز می‌گردد.