自修复金属氧化物可以防止腐蚀
麻省理工学院 (MIT) 的研究人员发现，当涂上一层适度薄的金属氧化物固体保护涂层时，它能够像液体一样变形并填补出现的任何裂缝和缝隙。
这种特殊的薄涂层可以防止小分子渗透到大多数材料中，例如用于驱动燃料电池汽车的氢气或核电站核心内部形成的放射性氚（氢的重形式）。
除金外，大多数金属在暴露于空气和水时都会氧化。这种反应会导致铁生锈、银失去光泽和铜生锈，随着时间的推移，金属会逐渐变弱，并导致开裂或结构损坏。然而，有三种金属氧化物，即氧化铝、氧化铬和氧化硅，实际上可以用作防止氧化的保护涂层。
这种特殊的薄涂层可防止小分子的泄漏。
该团队由研究生杨阳领导，使用专门设计的仪器仔细检查了涂有这些氧化物的金属表面，以观察它们在暴露于氧气和应力作用下会发生什么。大多数透射电子显微镜 (TEM) 需要将样品置于真空中，而该团队使用了一种名为环境透射电子显微镜 (E-TEM) 的改进型显微镜，可以在气体或液体存在的情况下研究样品。该仪器用于研究导致应力腐蚀开裂的过程。
金属在反应堆容器内应力的影响下，如果暴露在过热蒸汽环境中，如果没有保护措施，会迅速腐蚀。即使有坚固的保护层，也会形成裂纹，使氧气渗透到裸露金属的表面，特别是构成大块金属材料的金属颗粒之间的界面，造成更严重的腐蚀和结构损坏。
杨教授表示，此前人们认为金属氧化物脆性较大，容易开裂，但由于难以在真实条件下观察材料行为，一直无人能够证实。如今，研究团队首次在近原子分辨率下观察到了这一现象。通过这种方式，研究人员发现通常非常脆、在应力作用下会断裂的氧化铝层，在以超薄形式生产时，其变形程度几乎与薄铝金属层相同，比铝芯薄得多。当氧化铝涂覆在大型铝板表面时，液体状的流动会使铝板表面覆盖一层保护层。
研究人员在电子透射电子显微镜（E-TEM）中演示了氧化物涂层铝材可以拉伸至原始长度的两倍以上而不会出现任何裂纹。氧化物在铝材表面形成了均匀的保护涂层，即使拉伸也不会出现晶粒边界或裂纹。从技术上讲，这种材料属于玻璃，但只要厚度足够，它就能像液体一样流动，并覆盖铝材表面。
核科学与工程教授、该研究的共同作者李菊表示：“由于表面柔软，且没有裂缝或晶界渗透到材料中，自修复涂层具有许多潜在的应用。”
