Запишете това в графата "Подобно нещо не би трябвало да се случва!": Учените наблюдават как метал се самолекува - нещо невиждано досега. Ако този процес бъде напълно разбран и контролиран, може се окаже, че сме в началото на изцяло нова ера в инженерството.
В публикувано през 2023 г. изследване екип от Националните лаборатории Сандия и Тексаския университет A&M тества устойчивостта на метала, като използва специализирана техника на трансмисионен електронен микроскоп, за да издърпва краищата на метала 200 пъти всяка секунда.
След това учените наблюдават самовъзстановяването в свръхмалки мащаби в парче платина с дебелина 40 нанометра, окачено във вакуум.
Пукнатините, причинени от описания по-горе вид натоварване, са известни като повреди от умора: повтарящи се натоварвания и движения, които предизвикват микроскопични счупвания и в крайна сметка водят до разрушаване на машини или структури.
Удивително е, че след около 40 минути наблюдение пукнатината в платината започна да се слива и да се поправя, преди да започне отново да се движи в различна посока.
Силите на издърпване (червени стрелки) създават пукнатина, която се самовъзстановява (зелено) в платинения метал. (Dan Thompson/Sandia National Laboratories)
"Беше абсолютно зашеметяващо да наблюдавам това отблизо", каза ученият по материалите Брад Бойс от Националните лаборатории Сандия.
"Със сигурност не го очаквахме. Това, което потвърдихме, е, че металите имат своя вътрешна, естествена способност да се самолекуват, поне в случай на повреди от умора в наномащаб."
В случая става дума за контролирани условия и все още нямаме представа как точно се случва всичко и по какъв точно начин бихме могли да го използваме. Замислете се обаче колко разходи и усилия се полагат постоянно за поправка на всичко – от мостове до двигатели и телефони. Нима няма да е чудесно, ако разполагахме със самовъзстановяващи се метали?
Въпреки че наблюдението е безпрецедентно, то не е напълно неочаквано. През 2013 г. Майкъл Демкович, учен по материалознание от Тексаския университет A&M, работи върху проучване, в което прогнозира, че може да се случи такъв вид нанозаздравяване, задвижвано от малките кристални зърна в металите, които по същество променят границите си в отговор на стрес.
Демкович е работил и по това последно проучване, като е използвал актуализирани компютърни модели, за да покаже, че неговите десетгодишни теории за самолечението на металите в наномащаб съвпадат със случващото се тук.
Друг обещаващ аспект на изследването е фактът, че автоматичният процес на поправяне се извършва при стайна температура. Обикновено металът се нуждае от много топлина, за да промени формата си, но експериментът е проведен във вакуум; остава да се види дали същият процес ще се случи с конвенционалните метали в типична среда.
Едно потенциално обяснение за случващото се е процес, известен като студено заваряване, който се наблюдава при температури на околната среда, когато металните повърхности се доближат достатъчно близо една до друга, за да могат съответните им атоми да се преплетат.
Обикновено тънки слоеве въздух или замърсители пречат на процеса; в среди като космическия вакуум чистите метали могат да бъдат принудени да се приближат достатъчно близо един до друг, за да се слепят (буквално).
"Надеждата ми е, че това откритие ще насърчи изследователите на материали да осъзнаят, че при подходящи обстоятелства материалите могат да правят неща, които никога не сме очаквали", казва Демкович.
Изследването е публикувано в Nature.
Източник: Science Alert
