การคืบของเกลือ – ปรากฏการณ์ทั่วไปที่เกิดขึ้นเมื่อผลึกเกลือตกตะกอนอย่างรวดเร็วจากสารละลายระเหย – สามารถสร้างปัญหาร้ายแรงต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลางแจ้ง อาคาร งานศิลปะ และการเกษตร เนื่องจากมีฤทธิ์กัดกร่อน ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมในประเทศเนเธอร์แลนด์ได้อธิบายกลไกการคืบคลานในเชิงปริมาณเป็นครั้งแรก ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีแนวโน้มมากที่สุดที่จะเกิดขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ต่ำและอัตราการระเหยของสารละลายสูง
พวกเขายังกล่าวอีกว่าการคืบคลาน
ซึ่งพวกเขาอธิบายว่าเป็นกระบวนการตกผลึกแบบขยายตัวเองสามารถยับยั้งได้โดยการเพิ่มสารเติมแต่งที่ไม่ใช่ไอออนิกเช่น Tween 80 ลงในสารละลายเกลือ ผลึกเกลือที่สะสมในระหว่างการคืบคลานสามารถ “ปีน” บนพื้นผิวที่แข็งและกระจายตัวออกจากสารละลายระเหยได้อย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้น่าสนใจเนื่องจากรูปแบบที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้น แต่ก็เป็นปัญหาสำคัญในสถานการณ์ที่ใช้งานได้จริงหลายอย่าง ซึ่งกัดกร่อนอย่างรวดเร็วแม้กระทั่งพื้นผิวที่มีการป้องกันอย่างดี อันที่จริง ความเร็วที่เกลือแพร่กระจายนั้นเร็วมากจนเทียบได้กับการไหลของฮีเลียมซุปเปอร์ฟลูอิด
แม้ว่างานวิจัยชิ้นแรกเกี่ยวกับคืบคลานเกลือได้รับการตีพิมพ์เมื่อเกือบ 100 ปีที่แล้ว แต่มีงานวิจัยเพียงไม่กี่ชิ้นที่ตรวจสอบแรงผลักดันเบื้องหลังการเริ่มต้นและการเติบโตอย่างรวดเร็วของผลึกเกลือ ทีมงานที่นำโดยNoushine Shahidzadehได้ให้ความเข้าใจเชิงปริมาณของปรากฏการณ์ที่กำลังคืบคลานนี้ด้วยการทดลองง่ายๆ
ความชื้นสัมพัทธ์สูงและต่ำในการศึกษาของพวกเขานักวิจัยได้จุ่มแท่งแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 มม. ลงในสารละลายเกลือระเหยสี่ประเภท สารละลายที่พวกเขาทดสอบคือโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) โพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) และโซเดียมซัลเฟตสองประเภท: Na 2 SO 4 -A ซึ่งตกตะกอนในรูปของผลึกไฮเดรต และ Na 2 SO 4 -B ซึ่งก่อตัวเป็นแอนไฮดรัส คริสตัล
จากนั้นปล่อยให้สารละลายแห้งในห้องเพาะเลี้ยง
ที่สามารถควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ (RH) ได้ ที่ RH 40% และอุณหภูมิ 21°C พวกเขาไม่ได้สังเกตการคืบคลานของเกลือบนราวจับสำหรับสารละลายใดๆ แทนที่จะเป็นอย่างนั้น สารละลายก็อิ่มตัวอย่างยิ่งด้วยเกลือและผลึกที่มีนิวเคลียสทั้งในห้อง (สำหรับ Na 2 SO 4 -B) หรือที่ส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวกับอากาศ (สำหรับ NaCl, KCl และ Na 2 SO 4 -A) ผลึกหลังเหล่านี้เติบโตและตกลงไปในสารละลายจำนวนมาก ซึ่งพวกมันยังคงเติบโตต่อไป จากนั้นสารละลายจะหลุดออกจากแกนแก้วเมื่อระดับของสารละลายในห้องลดลง
สถานการณ์จะแตกต่างกันมากที่ความชื้นต่ำอย่างไรก็ตาม ที่ RH 6% นักวิจัยสังเกตการคืบคลานของเกลือในสารละลายเกลือทั้งหมดที่พวกเขาศึกษา ก่อนเริ่มคืบคลาน สารละลายจะอิ่มตัวในเกลือก่อน ทำให้เกิดการตกตะกอนของผลึกและการเจริญเติบโตในห้องเพาะเลี้ยง ตามที่สังเกตพบสำหรับ RH 40% ในขณะที่การระเหยยังคงดำเนินต่อไป การคืบเริ่มเกิดขึ้นบนแกนแก้ว และผลึกใหม่เริ่มตกตะกอนที่มุมเฉพาะของส่วนติดต่อของของเหลว/อากาศกับพื้นผิว (สารตั้งต้น) ต่อจากนั้น ห่วงโซ่ของคริสตัลจะก่อตัวขึ้นและเคลื่อนตัวขึ้นอย่างรวดเร็วอย่างไม่เป็นระเบียบ
ครีพขยายตัวเองทีมตรวจสอบการก่อตัวของผลึกนี้ด้วยกล้องสองตัว พวกเขายังวัดน้ำหนักรวมของราวกับผลึกเกลือเมื่อเวลาผ่านไป จากสิ่งนี้ พวกเขาได้เรียนรู้ว่าการคืบคลานเป็นตัวขยายตัวเอง: ผลึกที่สะสมไว้จะทำให้เกิดการตกตะกอนของผลึกใหม่สองอัน ซึ่งจะทำให้เกิดผลึกใหม่สี่อันเป็นต้น การสะสมของเกลือเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมสามารถครอบคลุมระยะทางไกลด้วยความเร็วสูงได้ ผลที่ได้คือเกลือรูปต้นคริสต์มาส Shahidzadeh กล่าว
Shahidzadeh และเพื่อนร่วมงานที่รายงานงาน
ของพวกเขาในScience Advancesกล่าวว่าพวกเขาสามารถควบคุมและแม้กระทั่งปราบปรามการคืบคลานโดยมีอิทธิพลต่อจำนวนของผลึกที่เกิดขึ้นใหม่ (นั่นคือ การแตกแขนงของรูปแบบการตกผลึก) และขนาดของผลึก พวกเขาทำเช่นนี้สำหรับสารละลายที่มี NaCl โดยใช้สารเติมแต่งสองชนิดที่แตกต่างกันที่ความเข้มข้นต่ำมากซึ่งทราบว่ามีผลต่อการตกผลึกของเกลือ ได้แก่ cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) ซึ่งเป็นประจุบวก และ Tween 80 ซึ่งไม่ใช่ไอออนิก สารลดแรงตึงผิวที่มีประจุบวกเป็นโปรโมเตอร์ของนิวเคลียสและด้วยเหตุนี้จึงเร่งอัตราการคืบของเกลือ ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่อิออนิกทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งนิวเคลียสและทำให้การคืบคลานเสร็จสมบูรณ์
แม้ว่า CTAB จะดึงดูดคลอไรด์ไอออนและทำให้ NaCl ตกตะกอน เร่งอัตราการคืบคลานของเกลือ แต่ Tween 80 จะลดมุมสัมผัสระหว่างผลึกและวงเดือนที่ส่วนติดต่อของของเหลว/อากาศอย่างต่อเนื่อง เพื่อไม่ให้ไปถึงมุมวิกฤตที่จำเป็นสำหรับการคืบคลานของเกลือ เกิดขึ้น.
ควบคุมการแพร่กระจายของเกลือกลยุทธ์นี้อาจมีประโยชน์ในสี่โดเมนหลัก Shahidzedah บอกPhysics World สิ่งแรกคือวิศวกรรมโยธา การตกผลึกของเกลือเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความเสียหายต่อสิ่งประดิษฐ์จากหินและเซรามิก เช่น อาคารที่มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ เนื่องจากเกลือสามารถขนส่งออกจากครกที่ใช้ (โดยทั่วไปจะสร้างจุดสีขาวที่น่าเกลียด) และเร่งการกัดกร่อนได้ เธออธิบาย การใช้งานที่เป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือการป้องกันไม่ให้เกลือออกมาจากหินที่ทาสีบนปูนเปียกเพื่อป้องกันไม่ให้สีพอง “อุทกภัยครั้งใหญ่ในเมืองเวนิสอาจก่อให้เกิดการตกผลึกของเกลือจำนวนมาก และคืบคลานเข้ามาบนงานศิลปะและภาพเฟรสโกของเมืองในอนาคต”
ประเด็นที่สามที่น่าสนใจคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากเกลือคืบคลานจำกัดอายุการใช้งานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลางแจ้งอย่างมาก พื้นที่สุดท้ายที่การคืบคลานของเกลือสามารถสร้างความแตกต่างได้คือการเกษตร การสะสมของเกลือใต้ดินสามารถอพยพไปยังผิวดินได้โดยการคืบคลาน ซึ่งทำให้ดินมีบุตรยากหากมีในปริมาณมาก ตัวอย่างเช่น ในบางพื้นที่ของเซเนกัล แหล่งน้ำจืดเกือบจะหายไปเนื่องจากภัยแล้ง การระเหยจะทิ้งคราบเค็มไว้ และสิ่งเหล่านี้แพร่กระจายไปยังดินแดนใกล้เคียงผ่านทางคืบของเกลือ
ปัญหาที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในป่าและพื้นที่เพาะปลูกบางแห่งในพื้นที่ลุ่มๆ ของนอร์ธแคโรไลนา บนชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐฯ เช่นเดียวกับในเซเนกัล เกลือจะซึมเข้าสู่พื้นที่เหล่านี้จากมหาสมุทรที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้พืชไม่สามารถเติบโตได้เนื่องจากดินถูกเกลือกินไปอย่างแท้จริง เมื่อสภาพอากาศอุ่นขึ้นและระดับน้ำทะเลสูงขึ้น น้ำเกลือก็จะยิ่งเพิ่มสูงขึ้นไปอีก การหาวิธีชะลอการคืบของเกลือจึงมีความสำคัญต่อชุมชนในพื้นที่เหล่านี้และภูมิภาคอื่นๆ ที่ได้รับผลกระทบเช่นเดียวกัน
Credit : zakopanetours.net ianwalk.com immergentrecords.com imperialvalleyusbc.org inmoportalgalicia.net iranwebshop.info ispycameltoes.info italiapandorashop.net jpjpwallet.net l3paperhanging.org
