Quando la ruggine cade da un albero: le goccioline cariche di elettricità possono causare corrosione superficiale
I risultati potrebbero aprire la strada a nuovi rivestimenti più efficienti
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Che si tratti di un’auto, di una recinzione da giardino o di una nave: una mano di vernice protegge dalla ruggine. Ma l’acqua mette a dura prova qualsiasi rivestimento, dalla pioggia alle onde dell’oceano. Finora, il danno era attribuito principalmente all’usura meccanica della superficie o alle interazioni con componenti acidi presenti nelle goccioline. I ricercatori dell’Istituto Max Planck per la Ricerca sui Polimeri, guidati dal direttore Hans-Jürgen Butt, hanno ora individuato, in collaborazione con le Università di Darmstadt e Bonn, un fattore finora sconosciuto: la carica elettrica delle gocce d’acqua. Hanno dimostrato che questa carica danneggia le superfici nel tempo — un effetto che potrebbe aprire la strada a nuovi approcci per rivestimenti più durevoli.
Molte persone lo conoscono bene dalla vita quotidiana: la vernice su una staccionata del giardino deve essere ridipinta dopo pochi anni — «le intemperie hanno fatto il loro lavoro». Ma anche strutture più grandi, dalla Torre Eiffel al Golden Gate Bridge, devono essere ridipinte con un processo che richiede molto tempo per garantirne la manutenzione.
Finora, due cause principali erano considerate le forze trainanti di tali danni ai rivestimenti: in primo luogo, lo stress meccanico – ovvero una sorta di attrito tra le goccioline e la superficie che consuma gradualmente il rivestimento o ne provoca lo sfaldamento; e in secondo luogo, fattori chimici, in particolare quando le goccioline contengono acidi o sali.
I ricercatori guidati da Hans-Jürgen Butt, direttore del Max Planck Institute for Polymer Research, hanno ora identificato, in collaborazione con partner dell’Università di Bonn, della South China University of Technology, del MIT e dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza, un altro fattore finora sconosciuto: la carica elettrica delle goccioline. «Qualche anno fa abbiamo studiato i meccanismi fisici alla base della carica elettrica che si forma nelle gocce d’acqua mentre scivolano sulle superfici. Si tratta di una sorta di “elettricità da attrito” nelle gocce, fisicamente molto più complessa di quanto si pensasse in precedenza», spiega Rüdiger Berger, responsabile del gruppo nel dipartimento “Fisica delle interfacce”. «Quando tali goccioline cariche colpiscono un rivestimento, si scaricano localmente e possono perforare lo strato in punti specifici come un piccolo lampo, con conseguenze sulla durata del rivestimento».
Per dimostrare il danno causato da tali scariche elettriche, i ricercatori hanno dapprima fatto cadere delle goccioline specificatamente su una superficie rivestita in modo uniforme con Teflon — un materiale comunemente presente nelle padelle. Con goccioline non cariche, al microscopio non erano visibili alterazioni del rivestimento nemmeno dopo 3.000 impatti.
Hanno poi fatto rotolare le goccioline su varie superfici di uso quotidiano prima dell’impatto, tra cui la foglia di una pianta d’appartamento, il PVC e il polistirene, come quello presente nelle finestre in plastica. Mentre scivolavano su questi materiali, le goccioline si sono caricate elettricamente e successivamente sono cadute sul rivestimento in teflon. Dopo 3.000 goccioline, al microscopio erano visibili cambiamenti evidenti sia sulla superficie che sul metallo sottostante.
«La carica che una gocciolina acquisisce mentre scivola dipende in larga misura dalla superficie specifica: abbiamo misurato differenze fino a un fattore dieci», spiega Zhongyuan Ni, primo autore dello studio. «A prescindere da ciò, siamo stati in grado di rilevare cambiamenti nel rivestimento in tutti gli esperimenti».
I ricercatori sperano che i loro risultati, pubblicati sulla rivista *Nature*, aprano la strada a nuovi rivestimenti più efficienti in grado di proteggere il patrimonio culturale, le automobili o persino la recinzione del giardino di casa in modo più duraturo ed efficace.
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Pubblicazione originale
Zhongyuan Ni, Xiaomei Li, Aaron D. Ratschow, Lin Jian, Xiaoteng Zhou, Pravash Bista, Diego Cortes, Gunnar Glasser, Haojian Luo, Shuai Chen, Jiyao Yu, Yongkang Wang, Katrin Amann-Winkel, Kaloian Koynov, Rüdiger Berger & Hans-Jürgen Butt: Spontaneously charged water drops induce corrosion; Nature (2026)
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