Các nhà khoa học phát hiện mưa làm hỏng lớp sơn bằng tia sét siêu nhỏ

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Giám đốc Viện Nghiên cứu Polymer Max Planck dẫn đầu vừa phát hiện thêm một nguyên nhân gây hư hại lớp sơn phủ ngoài ứng suất cơ học và ăn mòn hóa học truyền thống: điện tích do các giọt nước mang theo. Hiện tượng tĩnh điện ma sát sinh ra khi nước trượt qua các bề mặt khiến giọt mưa tích điện, sau đó phóng điện tại các điểm tiếp xúc cục bộ và đục thủng lớp bảo vệ tương tự tia sét cực nhỏ.

Nước mưa có thể phá hủy lớp sơn phủ.

Tác động bào mòn của thời tiết từ lâu đã ảnh hưởng trực tiếp từ những hàng rào dân dụng đến các công trình quy mô lớn như tháp Eiffel hay cầu Cổng Vàng (Golden Gate), buộc các công trình này phải liên tục sơn lại để duy trì lớp bảo vệ. Sự hợp tác giữa Viện Max Planck, Đại học Bonn, Đại học Công nghệ Hoa Nam, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Johannes Gutenberg Mainz đã làm sáng tỏ cơ chế vật lý phức tạp phía sau quá trình tích điện này.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm cho các giọt nước rơi xuống bề mặt phủ chất liệu Teflon. Trong khi các giọt nước không tích điện không gây ra biến đổi nào sau 3.000 lần va chạm, những giọt nước lăn qua lá cây cảnh, nhựa PVC hoặc polystyrene đã tích tụ điện tích và làm biến đổi rõ rệt cả lớp phủ Teflon lẫn phần kim loại bên dưới sau cùng số lần va chạm.

Tác giả chính Zhongyuan Ni cho biết lượng điện tích mà giọt nước tích lũy phụ thuộc rất lớn vào từng bề mặt tiếp xúc cụ thể với mức chênh lệch đo được lên tới 10 lần, dù vậy mọi thử nghiệm đều ghi nhận sự biến đổi trên lớp phủ. Kết quả này chứng minh tác động điện tích từ dòng nước chuyển động là mảnh ghép quan trọng lý giải nguyên nhân bề mặt bảo vệ bị thoái hóa theo thời gian.

Bí mật tĩnh điện trong giọt mưa đe dọa độ bền các bề mặt sơn.

Các nhà khoa học kỳ vọng phát hiện trên tạp chí Nature sẽ giúp giới kỹ sư chế tạo ra các lớp sơn phủ có khả năng chống chịu tốt hơn trước dạng phóng điện cục bộ này. Những cải tiến mới có thể được ứng dụng rộng rãi nhằm bảo vệ từ các di sản văn hóa, hạ tầng trọng điểm, xe hơi cho tới những vật dụng sơn thông thường trong đời sống thường nhật.