Es necesario proteger de la corrosión los metales de todas partes, desde los queridos automóviles hasta los edificios, esculturas y barcos emblemáticos.
Sin embargo, según una nueva investigación, existe una fuente de corrosión que no conocíamos y que no hemos tenido en cuenta.
Esa fuente es agua cargada eléctricamente. El agua puede cargarse de muchas maneras, desde atravesar una nube de tormenta hasta deslizarse por diferentes superficies.
Sabiendo que el agua puede cargarse y corroer el metal, los investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Alemania quisieron ver si podría haber una conexión.
Los experimentos del equipo demostraron que el agua que transporta una carga eléctrica podría crear agujeros en una capa protectora convencional sobre el cobre mediante un intenso proceso eléctrico conocido como ruptura dieléctrica.
“Hemos demostrado que estas gotas cargadas pueden provocar que el revestimiento se rompa eléctricamente y provoque corrosión del metal”, escriben los investigadores en su artículo publicado.
“A medida que las gotas de agua cargadas espontáneamente se forman de forma natural, este mecanismo de corrosión que antes se pasaba por alto puede contribuir a la degradación de sitios del patrimonio cultural, edificios, barcos, automóviles y otros componentes metálicos”.
Los investigadores realizaron una serie de experimentos utilizando diferentes materiales y configuraciones.
En el primero, las gotas de agua rodaron sobre cuatro superficies comunes (una hoja de planta, una delgada tabla de espuma de PVC, poliestireno y cuarzo recubierto con un repelente al agua) y luego cayeron sobre muestras de cobre recubiertas con teflón o poliestireno.
En otro, las gotas se deslizaron a través de una superficie continua de teflón que recubría dos materiales adyacentes.
Los investigadores midieron la carga de las gotas de agua mientras se deslizaban y los patrones de corrosión después de que miles y miles de gotas golpearon o se deslizaron sobre las superficies metálicas recubiertas.
En conjunto, los experimentos demostraron que las gotas de agua causaban daños a metales recubiertos como el cobre y el oro, no sólo por el impacto al golpearlos, sino también por el simple hecho de moverse a través de ellos.
Utilizando una potente técnica de microscopía, los investigadores pudieron ver los daños y caracterizar los productos de las reacciones corrosivas que se habían producido.
Cuando se agregaron gotas de agua eléctricamente neutras al cobre protegido, no se produjeron daños.
Los científicos se dieron cuenta recientemente de que las gotas de agua que se deslizan pueden cargarse mediante un intercambio de cargas con la superficie (similar a cómo funciona la electricidad estática).
Este nuevo trabajo mejora nuestra comprensión del impacto que esas gotas cargadas tienen en los materiales cotidianos.
Una vez que el metal queda expuesto, es vulnerable a la corrosión. No es que los científicos no hayan notado antes que la lluvia y el agua descomponen los metales (es un problema ampliamente conocido), pero es posible que tengamos que repensar cómo atribuimos este daño y nos protegemos contra él.
“El conocimiento convencional atribuye el fallo del revestimiento inducido por las gotas de agua principalmente a dos mecanismos: la abrasión física causada por las gotas en movimiento y la degradación química por sustancias ácidas y contaminantes en la gota”, escriben los investigadores.
Los resultados son reveladores, pero el estudio se limitó a experimentos de laboratorio. Por ahora no está claro cuánta agua de lluvia, por ejemplo, podría transportar una carga eléctrica lo suficientemente importante como para dañar el metal.
Sin embargo, esta es una clara posibilidad. Los estudios futuros deberían poder establecer una imagen más clara de cuánta degradación del material se debe a estas gotas de agua cargadas.
“Las gotas cargadas se pueden generar de forma natural en las nubes, tormentas, olas del océano, fuentes y cascadas, o al deslizarse sobre materiales hidrofóbicos antes de golpear el metal recubierto”, escriben los investigadores.
“También se producen en procesos industriales como la pulverización electrostática, la impresión por inyección de tinta y reacciones en la producción química y farmacéutica. Por lo tanto, esta causa de corrosión puede ser relevante en muchos procesos cotidianos o industriales”.
Si los científicos pueden cuantificar mejor la amenaza que representa el agua cargada eléctricamente para los metales protegidos, también podrían desarrollar recubrimientos mejorados para protegerlos contra la ruptura dieléctrica observada aquí.
Ahora que saben qué buscar, el equipo de estudio cree que una corrosión similar podría estar ocurriendo también en otros materiales, además de los que probaron.
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“Las gotas con carga natural pueden provocar la degradación eléctrica de un revestimiento, iniciando o exacerbando así la corrosión de los metales recubiertos”, escriben los investigadores.
“Nuestros hallazgos pueden mejorar las estrategias anticorrosión y enfatizar la necesidad de materiales protectores capaces de resistir el daño inducido por la carga de las gotas de agua”.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Este artículo fue verificado por Clare Watson y editado por Clare Watson. Si bien nos enorgullecemos de nuestro proceso, somos humanos. Si detecta un error, háganoslo saber.