Multi Trilyon Dolarlık Problem
Korozyon, multi trilyon dolarlık küresel problem. Yeni yaklaşım sayesinde metallerin suyla nasıl tepkime vereceğini öngörmek daha da kısalabilir.
Oregon State Üniversitesi ve California Üniversitesi Berkeley’deki araştırmacılar, öngörüleri daha hızlı, daha düşük maliyetli ve daha etkili yapmak için iki tekniği bir araya getiren yeni bir hesaplama yöntemi geliştirdiler.
Nature Communications’da yayınlanan bulgular, paslanmaya duyarlı köprüler ve uçak motorlarının tasarımı da dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesine sahip olabilir.
Oregon Devlet Bilim Koleji’nden seçkin kimya profesörü Doug Keszler, “Altın ve gümüş gibi değerli metaller haricindeki her metal su ile reaksiyon verir. Metallerin spesifik reaksiyonları, su ile birleşimleri ve bu reaksiyonların ürünlerinin deneysel olarak belirlenmesinin aksine ilk önce hesaplama yöntemleriyle öngörülmesini istiyoruz” diyor.
Keszler ayrıca, suda çözülmüş metallere bakıldığında genellikle metalin basit bir tuz oluşturacak şekilde eridiğini varsaydı. Ancak, her zaman böyle olmuyor. Birçok durumda, başlangıçta birden fazla metal atomu içeren kompleks bir küme oluşturmak için çözülüyor. Artık çözümde var olan kümelerin tiplerini öngörebiliyoruz, dolayısıyla metal çözünme anlayışını hesaplamalı bir bakış açısıyla ilerletebiliyoruz dedi.
Bilim insanları, 13.grup elementlerinin(alüminyum, galyum, indiyum ve talyumdan sulu metal oksit ve hidroksit kümeleri) kuantum mekanik hesaplamaları, sudaki çözünmüş metal türlerini tanımlamak için altın standart olan Pourbaix diyagramları oluşturmak için “grup katma” yaklaşımı ile birleştirdi.
OSU’daki kimya profesörü olan çalışma ortak yazarı Paul Ha-Yeon Cheong, “Bu yeni yaklaşımı uygulayarak, küme istikrarının pH ve konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak nicel bir değerlendirmesine varıyoruz” dedi.
Kümeleri anlamak, biyomineralizasyondan çözüme elektronik uygulamalarda ince filmlerin çökelmesine kadar değişen kimyasal süreçlerde oynadığı rol nedeniyle kritik önem taşır ve korozyonu karakterize etmek sudaki metallerin kararlı evrelerini tasvir edebilmekten kaynaklanmaktadır.
Keszler, “Örneğin bir köprü için yeni bir çelik tasarlarken, hesaplama tasarım sürecinde korozyon potansiyelini eklemek istersiniz ya da uçak motoru için yeni bir metaliniz varsa, paslanmayacak mı diye karar verebilmek istersiniz.” Dedi.
Bu örnekler varsayımsal değil. 2016 yazı bir Japon havayolu, türbin kanatlarının aşınması ve çatlamasından kaynaklanan bir dizi motor arızasından sonra 100 Boeing 787 Dreamliners filosundaki 100 Rolls-Royce motorunu yenilemek zorunda kaldı. Motorların her biri 20 milyon dolara satılıyor.
UC Berkeley’de bulunan çalışma ortak yazarı Kristin A. Persson, “Çoğu Pourbaix diyagramı bu metal kümelerini içermiyor dolayısıyla metal çözünmesi ve suyla reaksiyonu konusundaki anlayışımız yok. Bilgisayarlarda bu kümeleri taklit etmek için metallerin suda nasıl tepki vereceğini tahmin etme kabiliyetimizi değiştirecek hızlı ve doğru bir biçimcilik ortaya çıkardık.” dedi.
Kaynak : phys.org
