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自发带电水滴诱发腐蚀

Nature2026年8月26日 00:00

主要金属腐蚀是现代社会面临的一个严重经济和安全问题17,18,19。户外金属产品特别容易受到雨水、露水、海浪和融雪的水滴的影响20,21,22,23,24,25。使用防腐涂层是最简单和有效的方法;然而,这些涂层不可避免地会随着时间衰退26,27。传统理解将水滴引发的涂层失效归因于两种机制:移动水滴造成的物理磨损28,29,30和水滴中酸性物质和污染物造成的化学降解31,32,33。近年来,已有研究表明,水滴在绝缘固体表面移动时,可以自发带电并向表面沉积相反的电荷1,2,3,4,5,6,7,8,9。由此,自发带电的水滴的电势可以达到几千伏特14,15,16,这取决于所涉及的具体材料和绝缘层的厚度。我们在此展示了一个先前被忽视的水滴引起的腐蚀机制:自发带电的水滴,无论是撞击还是滑动,都能产生强电场,导致介电击穿并引起保护涂层(聚合物或氧化物层)的降解,从而允许后续的金属基材腐蚀。通常,“降解”一词更常用于描述涂层的损坏。然而,根据国际纯粹与应用化学联盟(IUPAC),

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