Ανάπτυξη νανοσύνθετων αντιδιαβρωτικών-υδρόφοβων επικαλύψεων πυριτίας-οξειδίου του γραφενίου σε υπόστρωμα κράματος αλουμινίου - Οικονόμου, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2016)
Το κράμα αλουμινίου ΑΑ 2024-Τ3, λόγω του συνδυασμού εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων και μικρού βάρους, χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές όπως στις αυτοκινητοβιομηχανίες και κυρίως στην αεροναυπηγική. Η αντοχή του κράματος αυτού στη διάβρωση δεν είναι ικανοποιητική, καθώς τόσο η παρουσία των κραματικών στοιχείων όσο και η μικρή αντοχή σε τοπικές διαβρώσεις της λεπτής επίστρωσης αλούμινας που δημιουργείται στην επιφάνεια λόγω της διάβρωσης του αλουμινίου δυσχεραίνουν την αντοχή του στη διάβρωση. Για την βελτίωση της αντιδιαβρωτικής συμπεριφοράς χρησιμοποιούνται επικαλύψεις, η πλειοψηφία των οποίων βασίζεται στην παρουσία εξασθενούς χρωμίου, το οποίο είναι καρκινογόνο. Για το λόγο αυτό, επιβάλλεται η αντικατάσταση των επικαλύψεων αυτών με φιλικότερες για το περιβάλλον. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε αρχικά η ανάπτυξη υβριδικών ανόργανων-οργανικών επικαλύψεων, όπου οργανοπυριτικά νανοσωματίδια με περιφερειακές εποξυ ομάδες δημιουργούνται με την τεχνική sol-gel μέσω της υδρόλυσης και συμπύκνωσης των σιλανίων, τα οποία στη συνέχεια αυτό-διευθετούνται κατά την εφαρμογή της επικάλυψης στο υπόστρωμα. Οι επικαλύψεις σχηματίζουν ένα εκτενές δίκτυο σιλανίων διασυνδεδεμένων με τη βοήθεια υπερδιακλαδισμένων πολυμερών στα οποία είναι δυνατόν να ενθυλακωθούν νανοσωματίδια αναστολέων διάβρωσης, τα οποία ενισχύουν την αντιδιαβρωτική προστασία. Αναλόγως της χρήσης διαφορετικού υδρόφοβου αναστολέα διάβρωσης αναπτύχθηκαν δύο κύριες κατηγορίες υβριδικών επικαλύψεων. Στην πρώτη κατηγορία επικαλύψεων χρησιμοποιείται ως αναστολέας διάβρωσης το οξείδιο του γραφενίου, ενώ στη δεύτερη κατηγορία επικαλυμμένα με δημητρία νανοσωματίδια πυριτίας. Όλες οι επικαλύψεις παράχθηκαν με τη μέθοδο dip-coating. Στη συνέχεια, οι επικαλύψεις αυτές ελέγχθηκαν για την αντοχή τους στη διάβρωση με τη μέθοδο της Ποτενσιοδυναμικής πόλωσης (PDS). Επίσης, η ποιότητα, η μορφολογία και η τοπογραφία των επικαλύψεων πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης (SEM) και του Μικροσκοπίου Ατομικής Δύναμης (AFM). Επιπλέον, με τη Φασματοσκοπία Υπερύθρων (FT-IR) – Φασματοσκοπία Υπερύθρων με τη τεχνική της Αποσβένουσας Ολικής Ανάκλασης (ATR)-, μελετήθηκε η χημική δομή των επικαλύψεων. Για τον έλεγχο της υδροφοβίας χρησιμοποιήθηκε γωνιόμετρο γωνίας επαφής. Τέλος, για την διασπορά του αναστολέα διάβρωσης αλλά και για την εξήγηση της υδρόφοβης συμπεριφοράς των επικαλύψεων, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της τραχύτητας των επιφανειών με τραχύμετρο στυλίσκου. Εν κατακλείδι, όλες οι υβριδικές ανόργανες-οργανικές επικαλύψεις που παρήχθησαν, ανεξαρτήτως είδους αναστολέα διάβρωσης, επιδεικνύουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση καθώς επίσης προσδίδουν και μεγαλύτερη υδροφοβία στην επιφάνεια του κράματος.