Откритият метал спонтанно се заздравява като човешка кожа

Отдавна се предполага, че когато метална конструкция като мост или двигател получи пукнатина, това само ще се влоши с времето. Но това може да не е така, въз основа на това, което изследователите току-що са наблюдавали да се случва в малко парче платина.

От керамика до автомобилни покрития до бетон и дори биопластмаса, вдъхновена от зъбите на калмари, научната общност е заета със създаването на материали, които могат да се възстановяват сами след повреда, свойство, известно като самолечение. Но що се отнася до металите, самовъзстановяването от малките счупвания, причинени от времето, известни като увреждане от умора, остава неуловимо.

„Пукнатините в металите се очакваше да стават по-големи, а не по-малки“, каза Брад Бойс, учен от Sandia National Laboratories. „Дори някои от основните уравнения, които използваме, за да опишем растежа на пукнатините, изключват възможността за такива лечебни процеси.“

Ето защо Бойс и колегите му от Тексаския университет A&M бяха изумени, когато видяха наномащабно парче платина да се заздравява отново, след като е било счупено.

Екипът се опитваше да проучи как се образуват пукнатини в метала, използвайки техника на електронен микроскоп, която включва издърпване на материала 200 пъти в секунда. Въпреки че техниката доведе до счупвания на платината, около 40 минути след началото на експеримента се случи неочакваното: малък участък от повреда се сплете обратно без каквато и да е намеса от страна на изследователите, почти по същия начин, по който човешката кожа зараства след порязване.

„Това беше абсолютно зашеметяващо да се гледа от първа ръка“, каза Бойс, който е водещият автор на документ, описващ находката. „Това, което потвърдихме, е, че металите имат собствена присъща, естествена способност да се самолекуват, поне в случай на увреждане от умора в наномащаб.“

Констатацията кара изследователите да вярват, че ако механизмът зад спонтанния ремонт може да бъде разбран и използван, това може да промени фундаменталния начин, по който инженерите проектират и мислят за фрактури от напрежение, причинени от износване и разкъсване в метални конструкции.

Разбира се, изследователите също бързо отбелязват, че не само не разбират напълно как платината „студено се заварява“ обратно, но и че тяхното откритие се е случило в наномащаба във вакуум, така че не може да се каже дали откритията ще се превърнат в по-мащабни структури в реалния свят.

„Степента, до която тези констатации могат да се обобщят, вероятно ще стане обект на обширни изследвания“, добави Бойс.

„Надявам се, че това откритие ще насърчи изследователите на материалите да помислят, че при правилните обстоятелства материалите могат да направят неща, които никога не сме очаквали“, каза Майкъл Демковиц, професор по A&M в Тексас, който теоретизира потенциала за самолечение на металите през 2013 г. След като беше информиран за новите открития от Бойс, Демковиц проведе симулация на компютърен модел на откритията и потвърди, че те съвпадат с тези, които той теоретизира преди 20 години.

Изследването е публикувано в списанието Природата.

източник: Национални лаборатории Sandia