ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

چکیده

1. مقدمه

2. بخش تجربی

2. 1. مواد

2. 2. آماده سازی پلی‌متیل متاکریلات (PMMA)

2. 3. آماده‌سازی نانوذرات SrTiO3

2. 4. سنتز نانوذرات SrTiO3/SrFe12O19 (با درصد وزنی %50/50)

2. 5. سنتز نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI

2. 6. مشخصه‌یابی

3. نتایج و بحث

3. 1. داده‌های XRD

3. 2. اسپکتروسکوپی FTIR

3. 3. آنالیز TEM

3. 4. تصاویر SEM

3. 5. مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش (VSM)

3. 6. رسانایی

3. 7. بررسی جذب مادون قرمز گرمایی

3. 8. مطالعه جذب مایکروویو

4. نتیجه‌گیری

چکیده

پلی‌آنیلین (PANI)، پلیمر منحصر به فردی است که دارای خاصیت جذب الکترومغناطیسی بوده و به عنوان زیرلایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق، SrTiO3 به عنوان جاذب نور مادون قرمز و هسته و سپس با روش هم‌رسوبی، SrFe12O19 به عنوان جاذب مایکروویو به عنوان پوسته ماده نخست بر روی آن SrTiO3 سنتز می‌شود. در گام بعدی، PANI از طریق پلیمریزاسیون در جا با ساختارهای هسته- پوسته چندگانه بر نانوذرات SrTiO3/ SrFe12O19 پوشش داده می‌شود. اندازه نانومتری و ساختار این نمونه‌ها با استفاده از TEM، XRD و FTIR مورد بررسی قرار می‌گیرند. مورفولوژی نانوکامپوزیت توسط تصاویر SEM نشان داده شده است. خواص مغناطیسی و الکتریکی نیز با روش‌های VSM و چهار پروبه انجام شده است. جذب مادون قرمز (IR) گرمایی و اتلاف بازتاب مایکروویو در μm 40 -10 و GHz 12 -8 به ترتیب مربوط به بسامدهای مادون قرمز و مایکروویو مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده‌اند که نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/ SrFe12O19/PANI دارای خواص الکتریکی و مغناطیسی بسیار سازگاری بوده و بنابراین جذب‌پذیری مایکروویو، خواص پهن‌باند بسیار عریضی را نشان می‌دهد. آزمون تصویر گرمایی مادون قرمز، تابع تصویربرداری گرمایی مادون قرمز را نشان داده است که با افزایش SrTiO3/ SrFe12O19 به عنوان هسته بهینه‌سازی شده و وابسته به افزایش PANI به عنوان پوسته نهایی می‌باشد.

1. مقدمه

تابش مادون قرمز گرمایی به عنوان متداول‌ترین منبع گرمای تابشی شناخته شده است. ناحیه مادون قرمز گرمایی، محدوده طول‌موج طیف الکترومغناطیسی است که از مشخصه‌های تابش گرمایی یا حرارتی از سطح و جو زمین می‌باشد. در تعادل گرمایی، قانون پلانک بر گسیل تابش در محدوده مادون قرمز حاکم می‌باشد که توزیع طیفی انرژی منتشر شده از اجسام ”سیاه“ (یعنی اجسامی که در تمامی طول‌موج‌ها دارای تابندگی یا گسیل‌پذیری واحد می‌باشند) به صورت تابعی از دما را توصیف می‌نماید. هم سطح و هم اتمسفر زمین در محدوده مادون قرمز ”گرمایی“ از خود تابش منتشر می‌نمایند که دارای توزیع‌های طیفی هستند که به وسیله تابع پلانک متناظر با دمای موضعی (یعنی دمای سطح زمین و دما به صورت تابعی از ارتفاع از سطح زمین) توصیف می‌شوند. 

4. نتیجه‌گیری

نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI دارای شکل و اندازه تعریف شده بسیار خوبی بوده و هدایت الکتریکی خوبی را از خود نشان می‌دهند. تعداد دفعات بازتابش نور نمونه‌های روی بدن انسان از دیسک‌های فلزی بالاتر می‌باشد. بنابراین این نانوکامپوزیت‌ها برای جذب تابش مادون قرمز گرمایی بسیار مناسب می‌باشند. با افزایش نسبت وزنی و ضخامت، تعداد دفعات بازتاب‌پذیری نور افزایش یافته است. با افزایش نسبت وزنی هسته، دمای بدن انسان را نمی‌توان به نمونه‌ها انتقال داد. بنابراین نسبت وزنی (SrTiO3/SrFe12O19 به عنوان هسته) بالاتر از %40 و قطر mm ، بهترین نتیجه بدست آمده برای مواد جاذب مادون قرمز حرارتی می‌باشد. افزایش جذب نور مادون قرمز پهن‌باند در محدوده طول‌موج μm 40 -10 مشاهده شده‌اند. کمترین مقدار RL برابر با dB 15- در GHz 2/9 برای نانوکامپوزیتی با ضخامت mm 1 مشاهده شده است. بکارگیری این نمونه‌ها می‌تواند کارایی آشکارسازی ترموگرافی IR، کاتالیزورها، سنسورها، ذخیره‌سازی مغناطیسی داده‌ها، جذب امواج تشدید الکترومغناطیسی، بلورهای فوتونیک و ابزارهای میکروالکترونیک و جنبه‌های نظامی را بهبود بخشیده و آنها را افزایش دهد.

Abstract

Polyaniline (PANI) as a unique polymer that also has electromagnetic absorption used as the substrate. In this research, SrTiO3 was synthesized as IR absorbent and core and then SrFe12O19 as microwave absorbent was prepared on SrTiO3 via co-precipitation method as the first shell. As the next step, PANI was coated on SrTiO3/SrFe12O19 nanoparticles via in situ polymerization by multi core–shell structures (SrTiO3/SrFe12O19/PANI). Nanometer size and structures of samples were measured by TEM, XRD and FTIR. Morphology of nanocomposite was showed by SEM images. The magnetic and electric properties were also performed by VSM and four probe techniques. Thermal infrared (IR) absorption and microwave reflection loss of nanocomposites were investigated at 10–40 μm and 8–12 GHz, IR and microwave frequencies, respectively. The results showed that the SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites have good compatible electric and magnetic properties and hence the microwave absorbency shows wide bandwidth properties. The infrared thermal image testing showed that the function of infrared thermal imaging was optimized by increasing SrTiO3/SrFe12O19 as core and independent to increasing PANI as the final shell.

1. Introduction

Thermal infrared radiation is much commonly known as kind of radiative heat. The thermal infrared region is the wavelength range of the electromagnetic spectrum which is also a characteristic of the thermal or heat radiation from the Earth’s surface and from the atmosphere. In thermal equilibrium, the emission of radiation in the infrared is governed by Planck’s law, which describes the spectral distribution of the energy emitted by ‘‘black’’ bodies (i.e. having unit emissivity at all wavelengths) as a function of temperature. Both the Earth’s surface and the atmosphere emit in the so-called ‘‘thermal’’ infrared, having spectral distributions described by the Planck function corresponding to the local temperature, (i.e. the surface temperature of the Earth and the temperature as function of altitude.)

4. Conclusion

The SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites were well defined in size and shape and exhibited good electrical conductivity. The light reflectivity times of samples on human body are higher than metallic disks. So, they are suitable for thermal IR absorbers. The light reflectivity times of samples were increased by increasing weight ratio and thickness. Human temperature could not transmit to samples by increasing weight ratio of core. Therefore weight ratio (SrTiO3/SrFe12O19 as core) above 40% and 1 mm diameter are the best result as thermal IR absorber. The SrTiO3/SrFe12O19/PANI enhanced broad band infrared light absorption was observed in the wavelength range of 10–40 lm. A minimum RL of 15 dB was observed at 9.2 GHz for a 1 mm thickness nanocomposite. The application of these samples may improve the IR thermographic detection, catalysis, sensors, magnetic data storage, electromagnetic resonance wave absorption, photonic crystals, and microelectronic devices and military aspects.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

چکیده

1. مقدمه

2. مواد و روش ها

2.1 شیمیایی

2.2. ابزارسازی

2.3. نمونه های آلومینیمی

2.4. آماده سازی و پاک سازی نمونه های آلومینیمی

2.5. فرایند الکتروبسپارش

3. نتایج و مباحث

3.1 سنتز الکتروشیمیایی غشاهای PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn

3.2. تجزیه و تحلیل SEM-EDX

3.3. طیف سنجی UV–vis

3.4. تجزیه و تحلیل FTIR-ATR

3.5. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

3.6 توانایی حفاظت از خوردگی الکترودهای پوشش یافته

4. نتیجه گیری

چکیده

پلی آنیلین (PANI) و نانوکامپوزیت های آن حاوی نقره؛‌ روی؛ TiO2   توسط ولتامتری سیکلی روی یک الکترود AI1050  به وسیله جریان برق پوشانده شده اند. پلیمر اصلاح شده و غشاهای نانوکامپوزیتی توسط ولتامتری چرخه ای؛ اسپکتروفتومتری قابل رویت- فرابنفش (UV–vis)؛ بازتاب کلی طیف سنجی- ضعیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR-ATR)؛ ریزبینی الکترون پویشی (SEM)؛ تجزیه و تحلیل پراکندگی- انرژی اشعه X (EDX)؛ میکروسکوپی نوری روش های اسپکتروسکوپی امپدانسی الکتروشیمیایی (EIS) مشخص شدند. رفتار خوردگی غشاهای نانوکامپوزیتی  PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn روی الکترود AI1050 در محلول 3.5% NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مقایسه ای با استفاده از تکنیک های EIS و برون یابی Tafel حاصل شد. این یافته های نشان می دهد که غشاهای نانوکامپوزیتی PANI/Ag در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2(PE = 91.91%) و PANI/Zn (PE = 92.52%)  دارای ضریب حفاظت بالاتری (PE = 97.54%) می باشند. نتایج نشان می دهد که افزایش  نانو مواد (TiO2,Ag and Zn) به ماتریس پلیمری PANI رسانایی الکتریکی غشای PANI/Zn و مقاوت پلیمر پلی آنیلین در برابر خوردگی را افزایش می دهد. این یافته ها بیشتر توسط کاهش اکسیژن ونفوذپذیری  آب و افزایش چسبندگی پوشش در حضور نانومواد TiO2, Ag و Zn  در PANI تصدیق می شود. اندازه گیری های EIS نشان می دهد که ترکیب TiO2, Ag, and Zn روی پوشش انتقال بار و مقاومت منافذ هر دو را افزایش می دهد. 

1. مقدمه 

پلیمرهای رسانا همچون پلی آنیلین (PANI)؛‌ پلی پیرول (PPy) یا پلی تیوفن (PTh) در کاربردهای صنعتی مثل باتری های قابل شارژ [1]؛ سنسورها [2] و حفاظت در برابر خوردگی [3–5] کاربرد دارند. پلی آنیلین یک پلیمر رسانا است که به طور گسترده  مورد مطالعه قرار گرفته است به طوری که اعتقاد بر این است که برای کاربردهای نوری و الکتریکی دارای پتانسیل می باشد ,  و به دلیل شیمی ساده و قابل برگشت تغلیظ/ عدم تغلیظ که قادر به کنترل چندین خاصیت از جمله رسانایی الکتریکی؛ حجم آزاد و فعالیت نوری [6,7] می باشد. بار ذخیره شده در لایه پلیمر در طول واکنش های اکسیداسیون می تواند به صورت برگشت ناپذیر مصرف شود و توانایی حفاظت در برابر خوردگی در طول زمان ممکن است از بین رود [8].  

4. نتیجه گیری

در این مقاله پوشش های نانوکامپوزیت PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag روی یک زیرلایه Al1050 در یک محلول آبی H2SO4 0.5M شامل 0.4 M آنیلین و 1% نانوذرات تحت امواج فراصوت الکتروپلیمریزه شدند. روش CV برای آماده سازی نانوذرات TiO2,Ag و Zn در حضور PANI با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. الکترود اصلاح شده توسط روش های برون یابی FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS و Tafel مشخص شد. نانوکامپوزیت های PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag  برای حفاظت از خوردگی در برابر محلول 3.5% NaCl روی Al1050  آزمایش شدند. بالاترین ضریب حفاظت برای غشای نانوکامپوزیت PANI/Ag (PE = 97.54%) حاصل شد. بر اساس نتایج آزمون خوردگی می توان نتیجه گرفت یافته های CV, SEM و EIS نتایج برون یابی Tafel را پشتیبانی می کند بنابراین تایید می کند که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag بالاترین ویژگی حفاظت را دارند. بنابراین ثابت می کنیم که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag می تواند به عنوان مواد حفاظتی برای باتری و دستگاه های ابرخازنی که نوید تکنولوژی تولید برق را می دهند مورد استفاده قرار بگیرد.

Abstract

Polyaniline (PANI) and its nanocomposites containing TiO2, Ag, and Zn were electrocoated on an Al1050 electrode by cyclic voltammetry. The modified polymer and the nanocomposite films were characterized by cyclic voltammetry (CV), ultraviolet–visible spectrophotometry (UV–vis), Fourier-transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersion X-ray analysis (EDX), optical microscopy and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) methods. The corrosion behavior of the PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag and PANI/Zn nanocomposite films on an Al1050 electrode was studied in a 3.5% NaCl solution. The comparison results were obtained by applying Tafel extrapolation and EIS techniques. The findings indicate that PANI/Ag nanocomposite films yielded higher protection efficiency (PE = 97.54%) compared to PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2 (PE = 91.91%), and PANI/Zn (PE = 92.52%) nanocomposite films. The results show that the addition of nano-materials (TiO2, Ag and Zn) into the polymer matrix of PANI enhanced the electrical conductivity of the PANI/Zn film and the corrosion resistance of the polyaniline polymer. These findings were further confirmed by decreasing the oxygen and water permeability and increasing coating adhesion in the presence of TiO2, Ag and Zn nanomaterials in the PANI. The EIS measurements indicated that the incorporation of TiO2, Ag, and Zn into the coating increased both the charge transfer and pore resistance.

1. Introduction

Conducting polymers such as polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy) or polythiophene (PTh) are used in industrial applications suchas rechargeable batteries [1], sensors [2], andcorrosionprotection [3–5]. Polyaniline (PANI)is a conducting polymer that has been widely studied, as it is believed that it has potential for electronic and optical applications due to its simple and reversible doping/dedoping chemistry, which enables control of several properties, such as electrical conductivity,free-volume and optical activity [6,7]. The charges stored in the polymer layer can be irreversibly consumed during the system’s redox reactions, and the ability of the corrosion protection with PANI may be lost over time [8].

4. Conclusions

In this study, PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Agnanocomposite coatings were electropolymerized on an Al1050 substrate in a 0.5 M H2SO4 aqueous solution containing 0.4 M aniline and 1% nanoparticles under ultrasonic irradiation. The CV method was successfully employed for the preparation of TiO2, Ag and Zn nanoparticles in the presence of PANI. The modified electrodes were characterized by FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS, and Tafel extrapolation methods. PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Ag-nanocomposites on Al1050 were tested for corrosion protection ability against a 3.5% NaCl solution. The highest protection efficiency was obtained for the PANI/Ag nanocomposite film (PE = 97.54%). Based on the corrosion test results, it can be concluded that the CV, SEM and EIS findings also supported the Tafel extrapolation results and thus confirmed that PANI/Ag nanocomposite films had the highest protective properties. Thus, we posit that PANI/Ag nanocomposite films might be used as protection materials for battery and supercapacitor device applications which are promising power generation technologies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

رسوب دهی الکتریکی پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین-مونتموریلونیت بر روی فولاد ضد زنگ 316L برای جلوگیری از خوردگی

Electrodeposition of polyaniline-montmorrilonite nanocomposite coatings on 316L stainless steel for corrosion prevention

چکیده

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

الکتروپلیمریزاسیون

مشخصه‌یابی فیلم‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT

عملکرد حفاظت خوردگی پوشش سنتز شده با روش الکتریکی

مشخصه‌یابی SEM

نتیجه‌گیری

چکیده

سنتز پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- مونت‌موریلونیت (MMT) بر سطح فولاد ضدزنگ 316L (316L SS) با استفاده از روش گالوانواستاتیک مورد بررسی قرار گرفته است. پوشش‌های سنتز شده به وسیله اسپکتروسکوپی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، اسپکتروسکوپی جذبی UV-vis و میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مشخصه‌یابی شده‌اند. عملکرد ضدخوردگی پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT در محیط اسید هیدروکلریک M 5/0 از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و اسپکتروسکوپی آمپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفته است. نرخ خوردگی 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT، تقریباً 540 برابر کمتر از 316L بدون پوشش بوده و خوردگی بالقوه از V 386/0- در مقابل Ag/AgCl برای 316L SS بدون پوشش تا V 040/0- در مقابل Ag/AgCl برای الکترودهای 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT افزایش یافته است. اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی حاکی از آن می‌باشند که 316L SS پوشش داده شده با نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT داری خواص بازدارندگی خوبی با بازدهی متوسط تقریباً %8/99 در چگالی جریان mA cm-2 75/0 اعمالی بر 316L SS خورده شده در محیط اسیدی می‌باشد. نتایج این تحقیق به روشنی ثابت می‌کند که نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT دارای پتانسیل بالقوه‌ای جهت حفاظت از 316L SS در مقابل خوردگی در محیط اسیدی می‌باشد.

مقدمه

آهن و آلیاژهای آن در بسیاری از کاربردها به صورت گسترده مورد استفاده بوده و تنوع این کاربردها موجب افزایش تعداد تحقیق‌های مربوط به افزایش مقاومت خوردگی فلزات مبتنی بر آهن در محیط‌های خنثی و تهاجمی شده است [1- 7]. فولاد ضدزنگ از گونه 316L (316L SS) به دسته‌ای از فلزات و آلیاژها تعلق دارد که به وسیله لایه غیرفعالی که بر روی آن ایجاد شده است، محافظت می‌گردد. با این وجود این آلیاژها در مقابل خطرات موضعی، آسیب‌پذیر می‌باشند؛ حتی فولادهای بسیار آلیاژی نیز در محلول‌های قوی کلرید خورده می‌شوند. خوردگی موضعی 316L SS، یکی از جدی‌ترین مشکلات فراروی بکارگیری این آلیاژها است [8]. این حملات موضعی یکی از محدودیت‌های حائز اهمیت مواد برای کاربردهای زیست‌پزشکی است [9، 10]. رهایش یون‌های فلزی همچون آهن، کروم و نیکل در محیط بیولوژیک اطراف آلیاژ باعث کاهش زیست‌سازگاری آن می‌شود. روش‌های مختلفی جهت ایجاد سطوح‌مشترک با قابلیت حفاظت بیشتر بر فولادهای ضدزنگ وجود دارند که از جمیه این روش‌ها می‌توان به پلیمرهای هادی اشاره نمود [11- 13].

نتیجه‌گیری

پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT با موفقیت از سنتز الکتریکی مستقیم بر زیرلایه‌های 316L SS از محلول آبی حاوی H2SO4 و مونومرهای آنیلین با نانوذرات MMT پخش شده برای ایجاد نانوکامپوزیت ایجاد شده‌اند. پوشش‌های یکنواخت، متراکم و چسبنده را می‌توان تحت شرایط گالوانواستاتیک بدست آورد. برای ایجاد پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT بر روی 316L SS از چگالی جریان‌های مختلف 25/0، 5/0، 75/0 و mA cm-2 00/1 استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که mA cm-2 75/0 برای مرحله پلیمریزاسیون، بهترین شرایط موجود برای سنتز پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT متراکم‌تر و چسبنده‌تر بر روی 316L SS به شمار می‌آیند. پوشش‌های پلی‌آنیلین و نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT به وسیله FT-IR، UV-vis و SEM مشخصه‌یابی شده و ویژگی‌های مقاومت در برابر خوردگی آنها با استفاده از پلاریزاسیون تافل و اسپکتروسکوپی آمپدانس الکتروشیمیایی در محیط M 5/0 اسید هیدروکلریک مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. تخلخل پوشش با استفاده از اندازه‌گیری‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک ارزیابی شده و دریافته شده است که مقادیر تخلخل برای پوشش‌های نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- MMT در مقایسه با پوشش‌های پلی‌آنیلین به میزان چشمگیری پایین‌تر است.

Abstract

The synthesis of polyaniline- montmorrilonite (MMT) nanocomposite coatings on 316L stainless steel (316L SS) surface has been investigated by using the galvanostatic method. The synthesized coatings were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), UV-visible absorption spectrometry and Scanning Electron Microscopy (SEM). The anticorrosion performances of polyaniline-MMT nanocomposite coatings were investigated in 0.5 M HCl medium by the potentiodynamic polarization technique and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The corrosion rate of polyaniline-MMT nanocomposite coated 316L SS was found ∼540 times lower than bare 316L SS and potential corrosion increased from −0.386 V versus Ag/AgCl for uncoated 316L SS to −0.040 V versus Ag/AgCl for polyaniline-MMT nanocomposite coated 316L SS electrodes. Electrochemical measurements indicate that polyaniline-MMT nanocomposite coated have good inhibiting properties with mean efficiency of ~99.8 % at 0.75 mA cm−2 current density applied on 316L SS corrosion in acid media. The results of this study clearly ascertain that the polyaniline-MMT nanocomposite has an outstanding potential to protect 316L SS against corrosion in an acidic environment.

Introduction

Iron and its alloys are widely used in many applications and diversity of these applications were intensified the researches relating to enhancement of corrosion resistance of iron based metals in various neutral or aggressive environments [1–7] Type 316L stainless steel (316L SS) belong to a class of metals and alloys that are protected by a passive film formed on their surface. However, these alloys are susceptible to localised attack; even high alloyed steels may corrode in strong chloride solutions. The localised corrosion of 316L SS is one of the most serious problems facing the use of these alloys [8]. This localized attack is an especially important limitation of the material for biomedical applications [9, 10]. The release of metal ions such as iron, chromium and nickel in the biological environment surrounding the alloy results in a decreased biocompatibility. Several strategies have been used to generate more protective interfaces on stainless steels, including the use of conducting polymers [11–13].

Conclusions

The polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings were successfully direct electrosynthesized on 316L SS substrates from aqueous solution containing H2SO4 and aniline monomers with dispersed MMT nanoparticles for nanocomposite. Uniform compact and adherent coatings can be obtained under galvanostatic condition. Four various current densities of 0.25, 0.5, 0.75 and 1.00 mA cm−2 were applied for the formation of polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings on 316L SS. The results showed that the current density of 0.75 mA cm−2 for the polymerization stage is the best condition for the synthesis of more compact and strongly adherent polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings on 316L SS. The polyaniline and polyaniline-MMT nanocomposite coatings were characterized by FT-IR, UV–vis and SEM and the corrosion resistant properties of the electropolymerized coatings were evaluated using Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 0.5 M HCl medium. The coating porosity was estimated by using the potentiodynamic polarization measurements and it was found that the porosity values are significantly lower for the polyaniline-MMT nanocomposite coatings as compared to the polyaniline.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رسوب دهی الکتریکی پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین-مونتموریلونیت بر روی فولاد ضد زنگ 316L برای جلوگیری از خوردگی

Electrodeposition of polyaniline-montmorrilonite nanocomposite coatings on 316L stainless steel for corrosion prevention