内华达大学里诺分校的一个研究团队开发了一种新的环保铝涂层,以取代航空航天应用中使用的致癌铬酸盐涂层。铬酸盐转换涂层已经使用了50多年来保护铝免受腐蚀。该团队在夏威夷举行的国际环太平洋电化学和固态科学会议上展示了他们的研究成果。

内华达大学材料科学与工程首席科学家兼助理教授Dev Chidambaram说:“这在会议上受到了很好的反响。”“毫无疑问,这将能够取代基于铬的涂层。尽管涂层配方还有待优化,但该涂层已经表现出优异的性能。”

自20世纪80年代以来,人们一直在尝试用无毒涂料取代铬酸盐涂料。1993年,艾琳·布罗科维奇(Erin Brokovich)的真实事件使人们对铬酸盐影响的认识走到了最前沿,2000年上映的同名电影也描述了这一事件。虽然铬酸盐用于消费和汽车应用已经被禁止,但它仍然在各种豁免下被国防和航空航天工业使用。

由于无法找到合适的替代品,再加上腐蚀造成的高人力和经济成本,致癌涂料不受禁令限制。寻找合适的替代品一直是难以捉摸的,这主要是因为涂层的一个主要特征被称为“自愈”,即涂层在受损或划伤后自愈的能力。

当划伤时,来自附近位置的涂层组分迁移到受损区域,并重新保护底层合金。Chidambaram的网站www.electrochemical.org/上有一段关于涂层形成的短视频,标题是“酷视频”。

奇丹巴拉姆的配方在自愈合能力方面与铬酸盐配方相当,这对国防和航空航天工业很重要。该涂层可适用于所有铝制品。新配方创造了一种环境友好的钼酸盐涂层,为飞机和航天器使用的铝提供腐蚀保护。这些涂层一旦受损,就会自我修复。

内华达大学里诺分校的团队在得出这种配方之前开发和测试了300多种涂料。他们使用了一套先进的表面分析技术,如拉曼微光谱、傅里叶变换红外光谱、能量色散光谱、二次离子质谱和x射线光电子能谱,最终证明了在划痕区域存在钼酸盐。此外,通过电化学测试,研究小组发现涂层在划痕测试中通过自我修复来重新保护自己。

该团队包括研究生大卫·罗德里格斯(David Rodriguez),他对这些材料进行了广泛的测试,以及科罗拉多大学博尔德分校航空航天工程专业的本科生实习生罗山·米斯拉(Roshan Misra),他是里诺高中的一名高中暑期实习生,开始了这个项目。该团队仍在努力优化涂层配方,以获得更好的保护。

奇丹巴拉姆说:“我花了14年的时间,继续我在纽约州立大学石溪分校和布鲁克海文国家实验室所做的工作。”

Chidambaram作为大学材料和电化学研究实验室(MER实验室)的主任,在过去三年中获得了近300万美元的外部资助研究经费,并指导了8名博士生和1名博士后助理。他还是工程学院材料科学与工程研究生课程和化学与材料系的主任。