海洋大气环境因素对银的腐蚀作用机制

作为国防、军工、电子等领域的重要功能材料，开展银在海洋大气环境因素作用下腐蚀机制的研究，对于洞悉该领域所用设备的耐久性和关键时刻的有效性具有重要意义。本项目通过实验室模拟海洋大气腐蚀的实验方法，利用打印沉积氯化钠的技术、对辐照光线进行滤光的技术和通过短波紫外光线分解氧气原位产生臭氧的技术，产生或控制海洋大气环境因素，应用开尔文探针技术、循环伏安法、恒电流阴极还原法以及X射线光电子能谱，探明银在不同海洋大气环境因素作用下的腐蚀驱动力大小，揭示银在海洋大气环境中腐蚀的动力学规律；依据腐蚀驱动力大小和动力学规律判断腐蚀诱发和发展过程中起主要作用的环境因素，阐明典型海洋大气环境因素对银的腐蚀作用机制；结合海洋大气环境现场挂片暴露实验，考察实验室模拟和现场挂片暴露实验的相关性；建立不同海洋大气环境因素作用下银腐蚀的数学模型，为银在海洋大气环境中的有效使用和寿命预测提供重要的理论基础和实验依据。

由于具有良好的导电导热等优异性能，银在国防、军工、电子等领域获得了广泛的应用。然而由于使用环境的严酷性，银在自然环境中容易发生腐蚀，并导致相应器件发生失效。尤其是大气中的环境因素都对银的腐蚀产生重要作用，将显著降低银的使用寿命。本项目从实验室模拟实验和现场暴露实验两个层次，并从动力学理论和热力学状态两个方面，将银在单一实验室模拟大气环境中的腐蚀过程和腐蚀机理逐步拓展到复杂的现场大气环境体系。首先通过电化学手段分析了银的可能腐蚀产物的还原电位，作为银在大气环境中腐蚀产物的标尺。应用开尔文探针技术、循环伏安法、恒电流阴极还原法以及X射线光电子能谱，研究影响银在大气环境中腐蚀的各种环境因素，包括表面粗糙度、表面功函、相对湿度、臭氧浓度、紫外线强度、盐沉积量、硫化氢等对银大气腐蚀动力学的影响。探明银在不同海洋大气环境因素作用下的腐蚀驱动力大小；揭示银在海洋大气环境中腐蚀的动力学规律；依据腐蚀驱动力大小和动力学规律判断腐蚀诱发和发展过程中起主要作用的环境因素，阐明典型海洋大气环境因素对银的腐蚀作用机制；结合海洋大气环境现场挂片暴露实验，考察实验室模拟和现场挂片暴露实验的相关性；通过实验室控制单一大气环境因素的作用，定量描述了环境因素臭氧浓度和紫外线强度对银在现场暴露过程中大气腐蚀的加速因子。建立不同海洋大气环境因素作用下银腐蚀的数学模型，为银在海洋大气环境中的有效使用和寿命预测提供重要的理论基础和实验依据。