Вчені з Національного інституту стандартів і технологій США розробили методику, що дозволяє виявляти корозію в армованому бетоні на ранніх стадіях. Дослідження опубліковано в журналі.
Щорічний економічний збиток, завданий корозією, оцінюється в 3,5 відсотка від світового ВВП. Існують методи неруйнівного контролю стану металевого каркаса в бетонних конструкціях, таких як мости і будівлі, засновані на мікрохвильовому випромінюванні. Але більшість таких методів засновані на порівнянні з даними, що знімаються з конструкції відразу після побудови, а такі вимірювання почали проводити лише 20-25 років тому. Відповідно, для більш старих конструкцій вони не підходять.
При корозії залізо в основному переходить у дві речовини: при атмосферній корозії утворюється гетит, а в разі закритих конструкцій, таких як арматура всередині бетонних блоків, утворюється гематит. Обидві ці речовини є антиферромагнетиками, в яких спини електронів спрямовані антипаралельно один одному. Вчені виявили, що під дією терагерцевого випромінювання (з в 10-100 разів більшою частотою, ніж у мікрохвиль) спини в цих з'єднаннях можуть змінювати напрямок і поглинати хвилі. Причому поглинання відбувається тільки у вузьких діапазонах частот, а також залежить від температури, через що формуються спектри поглинання, унікальні для гематиту і гетиту. Таким чином можна детектувати навіть малі кількості речовин на ранній стадії корозійного процесу.
На основі цього ефекту вчені зібрали лабораторну установку з випромінювачем терагерцевих хвиль потужністю близько 2 міліват, на якій змогли виявити гематит за бетонним блоком товщиною 25 міліметрів. Дослідники вважають, що з випромінювачем потужністю в сотні міліват можливо буде детектувати продукти корозії через 50 міліметрів бетону - як правило, приблизно на такій товщині знаходиться перший шар арматури в залізобетонних конструкціях. Надалі вчені планують знайти спектр поглинання для акагеніту - продукту корозії заліза, що утворюється при впливі солоної води.
Це не перша спроба використання терагерцевих хвиль для вивчення корозії. У 2015 році японські дослідники використовували його для оцінки зношеності сталевих тросів підвісних мостів через захисний ізоляційний шар.