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，当涂上适度薄的一层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防止小分子渗透大多数材料，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，这些都会削弱金属的强度，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，实际上可以用作保护涂层来防止氧化。
这种特殊的薄涂层可防止小分子的泄漏。
由研究生杨阳领导的研究小组使用专门设计的仪器，对涂有这些氧化物的金属表面进行了细致的检查，以观察它们在暴露于氧气环境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) 的改良显微镜，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，如果不加以保护，可能会迅速腐蚀。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，造成进一步的腐蚀和结构损坏。
博士生杨建军介绍说，此前人们认为金属氧化物很脆，容易开裂，但没有人能够证明这一点，因为在真实条件下观察这种材料的行为非常困难。现在，研究团队首次在近原子分辨率下观察到了这种现象。通过这种方法证明，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，几乎像一层薄薄的铝金属层一样变形，比铝芯薄得多。当氧化铝涂覆在大型铝片表面时，类似液体的流动会使铝片上覆盖一层保护层。
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被拉伸至原始长度的两倍以上，且不会出现任何裂纹。氧化物在铝材表面形成了均匀的保护涂层，即使在拉伸过程中也不会出现晶界或裂纹。从技术上讲，这种材料属于玻璃，但只要厚度足够薄，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、无裂缝或晶界而无法渗透到材料中，自修复涂层具有许多潜在的应用。”
