산성 용액에서 알루미늄 합금에 대한 생태학적으로 양성인 부식 억제제로서의 파비피라비르 약물 성능에 대한 전기화학적 및 이론적 조사

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8680(2023) 이 기사 인용

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알루미늄-실리콘 합금은 내결함성 가공 능력과 합리적인 정적 특성, 상대적으로 저렴한 비용 덕분에 자동차 및 항공우주 산업에서 선호되는 옵션이 되었습니다. 이 연구는 공격적인 산성 환경(1.0 M HCl)에서 알루미늄 합금(AlSi) 표면을 보호하기 위한 생체 적합성 및 친환경 억제제로서 파비피라비르(FAV) 약물의 사용을 조사하는 것을 목표로 했습니다. 전기화학적 측정 결과 FAV는 음극 효과가 있는 혼합형 억제제로 분류되는 것으로 나타났습니다. 100ppm에서 FAV는 가장 높은 억제 효율(96.45%)을 나타냈습니다. FAV는 더 낮은 이중층 커패시턴스 값과 더 우수한 전하 이동 저항과 관련이 있습니다. 이러한 결과는 FAV 존재 시 1.0M HCl의 AlSi 부식이 감소함을 보여줍니다. Langmuir 모델은 FAV 흡착 거동(R2 ≒ 1)에 매우 적합합니다. 이 환경에서는 화학흡착이 주요 흡착입니다. 이론적 계산은 부식 억제제의 분자 구조와 거동을 연구합니다. 에너지 차이(ΔE), 부드러움, 전역 경도, 가장 높은 점유 분자 궤도와 가장 낮은 비어 있는 분자 궤도에 따른 역기증 에너지를 포함하여 FAV의 다양한 양자 화학적 특성이 계산되었습니다. 또한 Mulliken과 Fukui의 인구 분석 및 분자 정전기 전위 지도는 전자 분포와 분자의 활성 중심을 나타냅니다. 실험 결과와 양자화학 계산이 일치하여 친환경 부식 억제제로 FAV가 권장됩니다.

알루미늄은 부드럽고 매우 유연한 포장 포일부터 가장 까다로운 엔지니어링 응용 분야에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 가장 유연하고 저렴한 금속 재료 중 하나입니다. 알루미늄 합금의 주요 합금원소인 실리콘은 우수한 주조성으로 인해 알루미늄의 특성을 향상시킵니다. AlSi 기반 주조 합금은 전체 알루미늄 주조의 약 90%를 차지합니다1. 탁월한 마모, 낮은 열팽창 계수, 높은 강도/무게 비율, 우수한 내마모성 및 내식성으로 인해 AlSi 합금은 자동차 부문, 특히 피스톤 생산과 같은 다양한 산업 분야에서 널리 활용됩니다2.

업계에서 대부분의 알루미늄산 산세척 작업은 HCl 용액3,4을 사용하기 때문에 알루미늄 부식은 사실상 모든 화학 산업에 영향을 미치는 피할 수 없는 문제이며 우리 시대 최악의 기술적 재앙 중 하나입니다. 부식은 의심할 여지 없이 자연 재산의 악화와 직접적인 비용(루피)을 가중시키기 때문에 널리 퍼진 문제입니다. 결과적으로 염산 용액으로부터 알루미늄과 그 합금을 보호하는 것은 산업 확장에 매우 중요합니다5.

다양한 유기 분자가 금속 표면의 부식 억제제로 사용됩니다6,7,8,9. 이러한 유기 분자는 보호 수준이 높지만 대부분은 환경에 유해한 영향을 미칩니다. 알루미늄 합금의 보호에는 특징적이고 친환경적인 효과적인 내식성 재료를 사용하는 데 더 많은 관심이 필요합니다.

따라서 부식 연구자들은 친환경적이고 독성이 적은 내식성 개발에 집중해 왔습니다. 환경에 미치는 영향을 최소화하는 새로운 부식 방지제(친환경 또는 친환경이라고도 함)는 점점 더 바람직해지고 필수적이 되었습니다10,11,12. 알루미늄이 산성 용액에서 부식되는 것을 방지하기 위한 가장 유망한 대안은 약물입니다. 약물은 일반적으로 생물학적 공급원에서 파생되고 낮은 농도에서 강력한 억제 효율을 나타내며 자연적으로 생분해되기 때문입니다13,14,15. Hamza 등16은 체중 감량 방법을 사용하여 1.0M HCl에서 Al(2024) 합금 부식에 대한 페닐에프린 약물의 흡착 및 성능 특성을 조사했습니다. 저자들은 약물 농도를 높이면 페닐에프린 억제 효율이 향상된다는 결론을 내렸습니다. 약물 페닐에프린은 Langmuir의 흡착 등온선에 따라 표면에 화학적으로 흡착되었습니다. 500ppm 및 303K에서 억제제의 효율 백분율은 83.92%에 가까웠습니다.