金属腐蚀是技术系统(如汽车、船舶和飞机)和基础设施对象(如桥梁、电线塔和蜂窝基站)的一个关键问题。它们的倒塌会导致重大损失并威胁安全，因此开发抗腐蚀的新方法成为一项至关重要的任务。圣彼得堡电工大学(LETI)的研究人员开发了一种“数字双胞胎”，它将成为制造节能设备的基础，用于利用强电磁场在任何尺寸的金属结构上涂上保护涂层。

热扩散镀锌是最有效的防腐涂层方法之一。它可以用于在金属表面涂上一层薄薄的锌(不超过150微米)，它牢固地嵌入到材料结构中，显著提高了钢铁和铸铁产品在恶劣环境(如寒冷、潮湿和海水)下的耐久性。然而，该工艺过程很难控制，特别是当涂覆大型物体时。此外，必须保持进行镀锌的环境条件，如高温和高压。这些因素导致了更高的成本和更长的时间生产这些涂料和材料。

“我们已经开发了热扩散镀锌系统的数字双胞胎(即一个真实设备的软件模拟)，其中镀锌过程发生在感应磁场的影响下。该软件使预测该设备在生命周期的所有阶段的性能成为可能。在这种数字设计技术的帮助下，可以优化和加速设备的创建。一旦它建成并运行，数字双胞胎将帮助操作人员准确地了解反应堆内部的情况，并轻松地控制涂覆过程，”乐通电子电气技术和转换器工程系的副教授Yury Perevalov说。

科学家们现在已经开始在开发的数字双胞胎的基础上创建一个装置模型，以在现实生活中测试该系统。该技术的提议版本将使它能够覆盖几乎任何尺寸的金属部件和结构。由于在镀膜过程中应用了电磁场，这成为可能。

为了产生具有必要特性的电磁场，该系统将包括一个特殊的电感器。它将产生并引导电磁场到系统的反应器中，在反应器中，金属部件，如板、螺栓和螺钉，以及用于热电泳镀锌的混合物将被提供。在这种情况下，在高达500℃的温度下应用电磁场技术，可以以最小的能源和材料消耗为几乎任何尺寸的结构镀上锌。控制系统和维持必要的镀锌环境的过程将使用数字双胞胎进行。Perevalov说:“这项技术对于大型金属结构的腐蚀防护非常有意义，比如船体和管道组件。”

研究人员认为，在未来，该技术不仅可以应用于防腐成分，还可以用于防震、耐热甚至防辐射涂层。数字双胞胎将使系统能够快速适应不同类型的涂料。

资料来源:俄罗斯圣彼得堡市电子技术大学。