في المقالتين السابقتين، استعرضنا التقدم البحثي في تقنيات التآكل والحماية للبيئات البحرية. يركز هذا الإصدار على فئة أخرى من الظروف القاسية-البيئات شديدة البرودة والعالية-والارتفاعات-والتآكل المقابل وتحديات الحماية.
بالمقارنة مع الظروف المناخية الشائعة، فإن المناطق شديدة البرودة والمرتفعة-تمثل بيئات أكثر قسوة. تتميز المناطق ذات الارتفاعات العالية- بتغيرات شديدة في درجات الحرارة ومستويات عالية من الإشعاع. درجات الحرارة المنخفضة والرياح القوية هي أيضًا سمات مميزة للمناخ القطبي. على سبيل المثال، يمكن أن تنخفض درجات الحرارة في القطب الشمالي إلى -60 درجة، مع وصول سرعة الرياح إلى 50 م/ث. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تشتمل البيئات القطبية على حطام الجليد وجزيئات الجليد الكاشطة، مما يزيد من تفاقم تدهور المواد.
تشمل الطلاءات العضوية المضادة للتآكل-المستخدمة في المناطق شديدة البرودة والارتفاعات-الطبقات الإيبوكسي التقليدية، والطلاءات الألكيدية، وطلاءات البولي يوريثان. تتميز الطبقات النهائية المصنوعة من راتينج الأكريليك أيضًا بمقاومة جيدة للطقس واحتفاظ فائق باللمعان مقارنةً بالطبقات الإيبوكسي والألكيد، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة-. على الرغم من أن هذه البيئات عادة ما تكون باردة وجافة، إلا أن تركيزات الأوزون العالية والأشعة فوق البنفسجية القوية تعمل على تسريع شيخوخة الطلاء، مما يؤدي إلى تقليل الالتصاق وتغير اللون والطباشير وفقدان اللمعان.
من أهم مجالات التركيز البحثي في البيئات شديدة البرودة هي تكنولوجيا مكافحة التجمد-، والتي تهدف إلى تقليل التصاق الجليد على أسطح الطلاء. يتم تصنيف الطلاءات المضادة للتجمد - بشكل عام إلى ثلاث فئات: الطلاءات المضحية، والطلاءات المقاومة للجليد، والطلاءات المقاومة للماء للغاية. أظهرت الدراسات أن الطلاء المشتق من مادة sol-gel-المضادة للتجمد-بطيئة الإطلاق-يمكن أن يقلل بشكل كبير من قوة التصاق الجليد. أثبتت الطلاءات المعتمدة على السيليكون- أيضًا أداءً فعالاً لمقاومة الجليد وهي من بين الحلول القليلة المقاومة للجليد القابلة للتطبيق تجاريًا. ومع ذلك، تعتمد معظم-الطبقات المضادة للتجمد على أسطح مقاومة للماء للغاية. على سبيل المثال، ثبت أن الطلاءات الفلوروكربونية النانوية تعمل على تأخير تكوين الجليد بشكل فعال.
يمثل التشقق الناتج عن التآكل الناتج عن الإجهاد للمعدات والمكونات المعدنية تحديًا بالغ الأهمية آخر في مجال الحماية من التآكل على المناطق القطبية والارتفاعات العالية-. يحدث التآكل الناتج عن الإجهاد عادةً في ظل إجهاد منخفض نسبيًا ووسائط تآكل خفيفة، إلا أن الفشل يمكن أن يكون مفاجئًا ومدمرًا للغاية. في هياكل الطائرات، تكون المكونات مثل إطارات الأبواب، وأجزاء الأجنحة، ومحاور المروحة معرضة بشكل خاص للتشقق الناتج عن التآكل الإجهادي، مما قد يؤدي إلى أضرار هيكلية شديدة.
في البيئات الصحراوية-عالية الارتفاع، يشكل تآكل الرمال والغبار مشكلات تآكل خطيرة للمعدات والأنظمة العسكرية والأجهزة المحمولة جواً. يمكن للرمال والحصى المحصورين في تدفق الهواء المضطرب الناتج عن دوارات طائرات الهليكوبتر أن يؤدي إلى تآكل المكونات المتحركة والأسطح المعدنية والطلاءات الواقية. يمكن لجزيئات الغبار الدقيقة أن تخترق الأجزاء الداخلية للطائرة بسهولة، مما يؤدي إلى إتلاف الهياكل المعدنية الدقيقة والأنظمة الإلكترونية. ولحماية جلود سبائك الألومنيوم والهياكل المعدنية الأخرى المعرضة للتآكل الرملي، أثبتت أنظمة الطلاء المركبة ذات الطبقات السطحية المرنة من مادة البولي يوريثين فعاليتها ضد التآكل الكاشط. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام طلاءات النحاس-المكسوة بالليزر-والسبائك القائمة على النيكل-، والمعروفة بصلابتها العالية ومقاومتها الممتازة للتآكل، لتأخير الأعطال المرتبطة بالتآكل- في المكونات مثل حلقات آلية ارتداد المدفعية.
