Nanofolhas de nitreto de boro são uma tecnologia emergente que combate a corrosão em nível atômico. Um material com a espessura de um átomo, aproximadamente 10.000 vezes mais fino que um fio de cabelo humano, que protege eficazmente as superfícies dos seus equipamentos contra a corrosão!
O nitreto de boro Os nanomateriais possuem alta condutividade térmica, isolamento elétrico e alta resistência à temperatura. Os BNNs não quebram sob tensões mecânicas extremas, possuem alta integridade térmica e inércia química.
Neste guia, desvendaremos as propriedades das BNNs e explicaremos por que o nanomaterial deve fazer parte do seu arsenal anticorrosivo. Também analisamos um estudo de caso de BNNs depositadas em aço carbono. Posteriormente, refletiremos sobre as perspectivas futuras das nanofolhas de nitreto de boro.
Vamos começar!
Nanofolhas de nitreto de boro para proteção de metais
Nanofolhas de nitreto de boro são camadas únicas de nitreto de boro dispostas em uma estrutura hexagonal. Eles são um tipo de nanomaterial bidimensional com excelentes propriedades mecânicas e químicas que vêm do nitreto de boro.
Os materiais 2D são revestimentos anticorrosivos eficazes para cobre[1], aço e outros metais. Eles atuam como enchimentos em materiais compostos ou são usados como revestimentos.
Algumas indústrias aplicam o revestimento de BNNs sem ligantes diretamente na superfície metálica. Outras adicionam BNNs aos seus revestimentos à base de ligantes.
1. Como as nanofolhas de nitreto de boro previnem a corrosão
Normalmente, as nanofolhas de nitreto de boro multicamadas com uma espessura de até 10 nm apresentam características de barreira superiores, incluindo uma grande área de superfície. Uma característica que a maioria dos remédios tradicionais contra corrosão não possui.
Sua estrutura 2D apresenta dimensionalidade excepcional para uso como enchimento ou como revestimento nanocompósito.
As nanofolhas de nitreto de boro demonstram propriedades mecânicas de primeira linha, incluindo ~Módulo de flexão de 32 GPa e condutividade térmica de até 2.000 W/mK. Tais características o tornam eficiente para ambientes térmicos extremos.
Devido à sua impermeabilidade, uma camada de barreira de nanofolha BN é quimicamente estável e forte por sua robustez ligações sigma. A ausência de ligações pendentes nas nanofolhas de BN contribui para sua tenacidade e resistência, mesmo em condições de trabalho adversas.
2. Vantagens das nanofolhas de nitreto de boro
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Alta impermeabilidade: O nanomaterial BN fornece um revestimento invencível que não permite que substâncias ou partículas externas penetrem
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Isolamento elétrico: Eles não causam corrosão galvânica
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Estabilidade térmica: Os BNNs não sofrem transformações de fase ou degradação em condições térmicas extremas, aumentando a longevidade do metal subjacente
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Estabilidade química: Eles apresentam resistência à oxidação de mais de 800 graus Celsius, tornando-os ideais para uso em condições de trabalho químicas e de alta temperatura.
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Lado largo (5-6 eV): Diversifica a aplicação de equipamentos metálicos, incluindo indústrias com condições de alta tensão e alta temperatura.
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Não tóxico: Os BNNs são um material ambientalmente seguro em comparação com materiais tóxicos como o cromo
Estudo de caso de nanofolhas de nitreto de boro hexagonal (h-BN) para proteção de superfícies de aço macio
Neste estudo, nanofolhas de nitreto de boro são depositadas com sucesso em aço macio usando deposição química de vapor (CVD). O revestimento, constituído por BNNs de 80%, é submetido à deposição a 1.200 °C. As tiras de aço macio foram limpas com HCl de 5% e com NaOH.
Observações:
Fonte: researchgate.net
A Figura (a) mostra imagens de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) de substratos de aço macio revestidos com nanofolhas de BN.
Figura (b): Espectroscopia FTIR de amostras de aço macio revestidas com BNNs mostra dois picos característicos em 1330 cm-1 e 760 cm-1.
Na Figura (c), o Espectroscopia Raman de aço macio revestido com BNNs mostra dois picos de transmissão em 1377,69 cm−1 (BN comercial) e 1366,49 cm−1.
A Figura (d) revela uma mudança característica no potencial de corrosão em direção aos valores negativos.
Conclusão:
A mudança na densidade de corrosão do aço macio revestido com BNNs causa uma redução característica da densidade de corrosão (Icorr). Isso demonstra a eficácia do revestimento BNNs na inibição da oxidação de íons e no aumento da redução de oxigênio.
A mudança negativa no potencial de corrosão implica que o revestimento BNNs foi eficiente no fornecimento de isolamento elétrico, atuou como um revestimento catódico e evitou a corrosão galvânica.
Perguntas frequentes
1. Quais metais são usados com eficiência com revestimentos de nanofolhas de nitreto de boro?
Cobre e aço são os metais que as pesquisas descobriram que funcionam bem com revestimentos BNNs.
2. As nanofolhas de nitreto de boro são melhores que as alternativas de grafeno?
Sim, as folhas de nitreto de boro são melhores que o grafeno por sua excelente integridade química e térmica. São excelentes isolantes elétricos, garantindo que não reajam com o metal subjacente. O grafeno, por outro lado, causa corrosão galvânica com o metal subjacente.
3. Quais são as desvantagens das nanofolhas de nitreto de boro?
As nanofolhas de BN têm um preço mais alto do que os métodos tradicionais de prevenção da corrosão. Além disso, você precisa ter certeza do metal que deseja revestir.
4. As nanofolhas de nitreto de boro são melhores que os métodos tradicionais de prevenção da corrosão?
Sim, as BNNs são melhores devido à sua excepcional estabilidade térmica, ampla banda proibida, estabilidade química e resistência mecânica. Elas também apresentam baixa condutividade elétrica, impressionante resistência ao choque térmico e alta constante dielétrica.
O Problema da Corrosão
Corrosão é a degradação gradual das propriedades químicas e eletroquímicas de um metal quando exposto a agentes corrosivos como água, oxigênio e íons cloreto. Com o tempo, o metal perde seu brilho, resistência mecânica e integridade.
Os métodos tradicionais de proteção contra corrosão não parecem melhorar a corrosão, cuja as perdas anuais em todo o mundo representam aproximadamente 3% do PIB global [2] (produto interno bruto).
As Perspectivas Futuras das Nanofolhas de Nitreto de Boro
Este artigo desmistifica a crença antiga de que as empresas sempre incorrem em perdas devido à corrosão. Os nanomateriais estão mudando essa narrativa.
Nanofolhas de nitreto de boro são uma tecnologia emergente, cuja pesquisa ainda está em estágio inicial. No entanto, físicos descobriram imensas potencialidades em nanomateriais para corrosão de metais e outros usos industriais, como medicina, energia e proteção ambiental.
Na ciência dos materiais [3], as nanopartículas ou nanomateriais têm um futuro promissor na engenharia em nanoescala. É aqui que as nanopartículas criarão materiais auto-reparadores e automontáveis. Os engenheiros utilizarão a nanomecânica para criar pontes e infraestrutura.
A nanomedicina [4] está bastante avançada agora, pois os médicos parecem encontrar uma maneira complexa de tratar doenças crônicas, como câncer e tumores.
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