酸化アルミニウム膜がアルミニウムを酸化腐食から保護できる理由?

金属は硬く見えるかもしれませんが、十分な時間があれば、純粋な空気でさえ金属を放散させることができます。 酸素はアルミニウム合金と反応して錆びた金属酸化物を形成しますが、金属酸化物がアルミニウム合金の寿命を延ばす可能性があることがわかりました。 研究によると、アルミニウムは、液体のように機能し、流れるときに形成されるギャップを埋める酸化アルミニウムの薄膜によって、さらなる酸化から保護できることがわかっています。

さびやさびなどの金属酸化物が蓄積すると、金属を食い尽くし、最終的にはひび割れを引き起こす可能性があります。 ただし、すべての金属酸化物がそれほど破壊的であるわけではありません。 酸化アルミニウム、酸化クロム、二酸化ケイ素の3つの特殊な酸化物は、実際には金属をさらなる腐食から保護する働きをします。

原子炉内などの特にストレスの多い条件下では、腐食が急速に発生する可能性があります。 研究者らは、これらの特殊な酸化物のコーティングが、酸素にさらされて機械的ストレス下に置かれたときに、下にある金属をどの程度保護するかをテストしました。AIXI RAPID

アルミニウムを酸素から保護するためにアルミナ層が変形および伸長するときの経時的な比較

酸化アルミニウムフィルムは良好に機能し、酸化アルミニウムは固体ですが、約2〜3ナノメートルの非常に薄い層に塗布すると液体のように動作します。 アルミニウムが伸びると、酸化物層が伸びて金属を覆い、酸素の侵入を防ぎます。

研究者たちは、アルミニウムを破壊することなく元の長さの2倍に伸ばすことにより、室温でこの現象を実証することができました。 アルミナは一般的にもろいですが、薄い層は通常のアルミニウムとほぼ同じように変形することがわかっています。

この自己修復コーティングは、燃料電池や原子力発電所の原子炉などの高ストレス状況で使用できます。 非常に小さいため、他のほとんどの物質を通過できる水素などの小さな分子を含むのに特に適している可能性があると研究者たちは述べています。