¿Cómo protegen contra la corrosión los óxidos metálicos autorregenerables?

Óxido metálico autorreparable es un término utilizado para describir una categoría especial de óxidos metálicos que se sabe que exhiben una extraordinaria resistencia a la corrosión. Este término fue acuñado por académicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) cuando descubrieron que óxidos metálicos específicos, cuando se aplicaban en capas delgadas adecuadas, poseían propiedades que los hacían superiores a otros óxidos metálicos.

Los óxidos metálicos se forman cuando la superficie de un metal reacciona con el aire y la humedad de la atmósfera para sufrir una reacción electroquímica llamada oxidación. En algunos metales, esta reacción da como resultado la creación de una capa de óxido que cubre y se adhiere a la superficie del metal. Esta capa actúa como una barrera protectora que evita que más aire y humedad entren en contacto con el sustrato de acero, inhibiendo así una mayor corrosión.

Se sabe que tres óxidos metálicos en particular ofrecen una protección de barrera que supera el rendimiento de otros óxidos; estos son óxido de cromo, óxido de aluminio y dióxido de silicio. Si bien se reconoció ampliamente que estos tres óxidos brindaban una resistencia excepcional a la corrosión, no fue hasta que los investigadores del MIT los observaron usando instrumentos especiales que se entendió completamente su mecanismo de autorreparación. (Puede obtener más información en el artículo Una mirada a los óxidos metálicos autorreparables como método de prevención de la corrosión).

Los óxidos metálicos convencionales tienden a desarrollar grietas cuando la superficie del metal se desvía debido a la aplicación de presión externa. Estas grietas hacen que el aire y la humedad penetren hasta el nivel del sustrato de metal expuesto, lo que provoca una mayor corrosión. Los investigadores del MIT descubrieron que los óxidos metálicos autorregenerables, como el óxido de aluminio, cuando se aplican en capas delgadas de aproximadamente 2 a 3 nanómetros de espesor, pueden exhibir un comportamiento de flujo similar al de un líquido en respuesta a la desviación de la superficie.

Este atributo de tipo líquido permite que los óxidos de autorreparación se alarguen o estiren. Como tal, se previenen las grietas y la superficie del metal permanece cubierta y protegida durante la deformación. Los investigadores también descubrieron que estos óxidos de autorreparación no poseen límites de grano y pueden estirarse hasta el doble de su longitud original sin desarrollar ninguna inconsistencia.

Las propiedades fluidas de los óxidos de aluminio y otros óxidos de autorreparación solo se mantienen cuando se aplican en capas suficientemente delgadas. A medida que aumenta el grosor de las capas, el revestimiento tiende a volverse más quebradizo, lo que hace que se rompa en lugar de fluir bajo una tensión y una tensión excesivas.