用新技术理解腐蚀

在这次采访中，曼彻斯特大学材料教授Philip Withers教授向AZoM介绍了他领导的EPSRC繁荣伙伴计划，以及该计划如何解亚博网站下载决腐蚀问题。

您能否简要介绍一下最近由您领导的EPSRC繁荣伙伴计划?

这是EPSRC开发的一个全新的方案。事实上，这是他们第一次举办这样的活动，他们设立了一个大公司与大学合作的竞赛，我认为他们被收到的提案数量所压倒。我们的项目建立在BP和曼彻斯特大学之间的现有关系BP国际先进材料中心(BP- icam)亚博网站下载这是一个耗资1亿美元的研究中心，涉及曼彻斯特、伦敦帝国理工学院、剑桥大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。在BP-ICAM，我们已经有了一个由来自不同组织的人员组成的团队，共同研究腐蚀和磨损问题，但我们发现，要想继续前进，仅仅研究现有的润滑剂和防止腐蚀的方法是不够的。

图片来源:国际先进材料中心亚博网站下载

我们需要回到最基本的原则。我们说,“我们要做的是了解腐蚀的早期阶段，了解腐蚀膜是如何成核和生长的。”如果我们能理解这一点，我们就能稳定腐蚀。大多数人没有意识到腐蚀膜是非常重要的。它们为金属提供保护。你能把两片铝箔分开的唯一原因是它们之间的氧化物阻止了一块金属连接到另一块。理解稳定的电影非常重要。问题是;这些稳定的铝膜，可以保护铝，但在钢和其他材料中，它们经常会分解。亚博网站下载当它们开始分解时，就会出现局部凹陷。了解局部腐蚀非常重要。

你提到曼彻斯特大学、剑桥大学和帝国理工学院已经通过BP- icam与BP合作进行腐蚀研究。这三个大学合作伙伴的优势是什么?利兹和爱丁堡为EPSRC项目带来了哪些新的专业领域?

我们正在做一项工作来真正理解这些电影是如何形成的，又是如何分解的。正如你提到的，我们现有的合作伙伴曼彻斯特大学、剑桥大学和伦敦帝国理工学院都在参与这个项目，他们各自带来了一个领域的专业知识。在曼彻斯特，我们有腐蚀鳞片、腐蚀成像和表征领域的专家。在剑桥，我们有表面科学领域的专家，在帝国理工，我们在多尺度建模方面有优势。亚博老虎机网登录我们还确定了利兹大学在摩擦腐蚀或腐蚀磨损领域的关键技能，我们还增加了爱丁堡大学来引入专门技术，观察材料在真正的高压下的行为。亚博网站下载它们有助于这个项目，因为当你有一个油膜，你有一个苛刻的环境，然后你需要能够理解薄膜如何表现在这种极端的环境和负荷的混合。

你在这个项目中使用了什么技术来采取更有效的方法?

历史上人们用经验研究腐蚀。他们测量了增长率，并观察了坑洞，试图理解这一点。我们正在做的是引入一些新技术，比如x射线成像和同步辐射科学，来探究这些早期阶段发生了什么。亚博老虎机网登录这些新技术，加上跨越长度尺度的建模能力，意味着我们现在可以以一种以前无法做到的方式进行建模。这意味着我们将尝试做的是阐明这些早期阶段的新情况，如果我们能够生长稳定的薄膜，我们将能够降低腐蚀速率，这符合每个人的利益。

您的个人专业领域是在不同长度尺度下对材料进行成像和表征。亚博网站下载您能详细解释一下这是如何工作的，以及这些先进的技术是如何应用在项目中的吗?

我相信每个人都知道x光。超人有x光眼睛，好吧，现在医生也有x光眼睛。x射线能穿透材料，我们可以用这些x亚博网站下载射线探测近表面区域，以了解这些薄膜是如何生长的以及这种损害是如何累积的。x射线使我们能够在原位研究材料。亚博网站下载传统上，如果你想研究腐蚀区域，你必须先将其从环境中取出并清理干净。你必须把它切成小块然后在非常理想的条件下观察它。这很好，但这与腐蚀实际经历的情况非常不同。通过x射线，我们可以观察环境中的表面我们可以了解腐蚀是如何实时发生的。我们得到了腐蚀过程的3D影像。通过观察正在发生的事情，我们可以更好地理解为什么这些特定地点会被腐蚀。 You might have a pipeline that is thousands of miles long and corrosion only happens in certain locations. You may ask,“为什么会发生在那里?”是什么原因导致了腐蚀?”x射线是一种很好的观察方法原位。

英国石油公司和油气行业会从中受益吗?

当然，腐蚀无处不在。从传统上讲，我们不得不管理它。这意味着你必须在一段时间后把东西拿出来。当然，在最坏的情况下，你会遇到意想不到的故障，腐蚀发生的速度比你预期的要快，这可能是一个环境问题，但也是一个经济问题。英国石油公司对核电站的安全和经济运行非常感兴趣。

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英国石油公司也生产嘉实多GTX。每个车主都非常清楚，磨损和腐蚀会影响他们的车的性能。如果我们想要一种更绿色、更低能量的运输方式，我们需要一种工作效率更高的润滑剂，因为当一个表面与另一个表面摩擦时，能量会丢失。你想要的是低摩擦的表面，可以在彼此之间滑动，损坏最小，轻松最大，所以油是环保汽车的一个非常重要的元素。

这就是英国石油的好处。

但是，就像我说的，腐蚀无处不在，所以还有很多其他行业将从中受益。无论是能源生产、海洋行业，还是航空航天和汽车行业。腐蚀在医疗领域也很重要，因为我们有很多植入物在极端、非常不寻常的条件下工作，所以我们需要能够有安全的材料用于生物医学组件，以及BP感兴趣的这些重型工程组件。亚博网站下载

为什么大学与解决腐蚀和磨损等全球挑战的行业合作如此重要?

我经常对材料科学专业的学生说，当我还是学生的时候，新材料意味着进入太空，做类似这样令人兴奋的亚博老虎机网登录事情。亚博网站下载但当今世界的许多现实问题都与清洁水源、绿色能源生产等有关。所有这些挑战的核心都是材料。亚博网站下载例如，电池。我相信每个人都见过电池被腐蚀，当它们被腐蚀时，它们会非常危险。

图片来源:agrofruti / Shutterstock.com

了解腐蚀和氧化对未来的材料非常非常重要。亚博网站下载除了了解如何管理现有的旧部件，我们还需要能够设计具有新涂层和新处理方法的新材料，使它们能够使用更长的时间。亚博网站下载这些都是全球性的挑战，大学可以帮助提供解决方案。

我们的读者在哪里可以找到更多关于这个项目的信息?

EPSRC的网站上有关于这个项目的一些信息甚至还有一个关于这个项目的短片，他们可能会觉得有趣。

关于菲利普·威瑟斯教授

教授菲利普•威瑟斯FRS FREng,联邦铁路局FIMMM读自然科学和剑桥大学完成了他的博士在1980年代关注精神基复合材料博亚博老虎机网登录士学位。1989年,他成为剑桥大学讲师在材料科学和冶金在被任命为1998年在曼彻斯特大学的一把椅子。亚博网站下载

他特别感兴趣的是材料是如何失效的，以及如何设计出更强的材料，在更高的温度下工作，或者使用时间更长。亚博网站下载2008年，他建立了亨利莫斯利x射线成像设备，这是目前英国最全面的3D x射线成像系统套件。2012年9月，他成为价值1亿美元的BP国际先进材料中心(BP- icam)的创始董事，并于2017年成为价值2.35亿英镑的亨利•罗伊斯研究所的首席科学家。亚博网站下载

他是英国皇家学会(2016)、英国皇家工程学院(2005)、英国皇家航空学会(2008)和材料、矿物和采矿研究所(2004)的会员。亚博网站下载2016年，他成为英国首位材料领域的权威教授。亚博网站下载