Mechanical, morphological, and anti-corrosive evaluation of graphene oxide coatings applied to a superelastic NiTi alloy

Abstract

Este trabalho investiga as propriedades mecânicas, anticorrosivas e de autocura de revestimentos multicamadas à base de grafeno aplicados a ligas superelásticas de níquel-titânio (NiTi). Dada a necessidade crítica de alta flexibilidade e durabilidade em aplicações de NiTi, é essencial atenuar sua suscetibilidade à corrosão e ao estresse mecânico sob carga cíclica. A pesquisa explora diferentes formulações de revestimentos que incorporam óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO) dispersos em estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), aplicados por meio de técnicas de revestimento por imersão para desenvolver filmes nanométricos flexíveis em fios de NiTi. A caracterização do revestimento foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para avaliar as propriedades estruturais, químicas e eletroquímicas. O desempenho mecânico sob ciclos de carga e descarga superelásticos foi avaliado por meio de testes de tração uniaxiais. Foram realizadas análises de polarização potenciodinâmica e EIS para avaliar a resistência à corrosão. Os resultados demonstraram que os revestimentos contendo rGO aumentaram significativamente a resistência à corrosão, enquanto os revestimentos à base de GO apresentaram desempenho superior após 21 dias de imersão em fluido corporal simulado. Além disso, a incorporação de mecanismos de autocura, como a absorção de energia solar, a difusão térmica e a química de Diels-Alder, é um fator importante para o desempenho do revestimento. Os revestimentos que incorporam rGO e aditivos de absorção de energia apresentaram notável integridade estrutural e resistência à corrosão durante testes combinados de tração e eletroquímicos, tornando-os adequados para aplicações em ambientes exigentes. No entanto, os revestimentos que dependem apenas de aditivos apresentaram limitações sob condições de estresse combinadas, apesar de suas propriedades de autocura. Essas descobertas fornecem informações valiosas sobre o desenvolvimento de revestimentos avançados à base de grafeno para ligas de NiTi, com possíveis aplicações nos campos biomédico e industrial. O trabalho representa uma etapa significativa na otimização das modificações da superfície do NiTi para aumentar a longevidade e o desempenho.