Научниците забележале нешто чудно: Испукано парче метал се поправало

Научниците неодамна за прв пат снимија „чудесен процес на самозаздравување“ кај металите. Звучи чудно? Да, тоа беше чудно дури и за експертите. Имено, тимот од Sandia National Laboratories и Texas A&M University ја тестирале отпорноста на металот и ги повлекувале краевите на металот 200 пати секоја секунда со помош на пренослив електронски микроскоп.

Потоа забележале дека парче платина со дебелина од 40 нанометри суспендирано во вакуум самото се поправа, односно ги „поправа“ настанатите пукнатини. Пукнатините предизвикани од типот на стрес опишан погоре се всушност оштетување од замор каде што повторениот стрес и движење предизвикуваат микроскопски фрактури.

По околу 40 минути набљудување, пукнатината во платината почнала повторно да се спојува и да се поправа.

„Беше неверојатно. Откривме дека металите имаат своја внатрешна, природна способност за самозаздравување, барем во случај на оштетување од замор во наноскала“, рече експертот за материјали Бред Бојс од Sandia National Laboratories.

Свет каде во иднина металите се поправаат на микро ниво?
Засега, научниците сѐ уште не знаат точни услови под кои се одвива овој процес, што точно се случува и како може да се користи во новите технологии. Но, кој знае, штом ќе ја разбереме физиката зад овој „чудесен феномен“, може да има сосема нова ера во инженерството, пишува Science Alert.

На пример, замислете какви промени би се случиле во нашите животи доколку делови од мостови или машини би можеле сами да се поправаат или одржуваат? Да, звучи како научна фантастика, но кој знае што носи иднината за сите нас. Развојот на технологијата не е исклучиво негативен.

На следните генерации нема да им оставиме само загаден воздух и жешка планета, туку и електрични автомобили, нови лекови за смртоносни болести, неверојатни откритија во вселената – а можеби дури и машина за перење што постојано се поправа на микро ниво.

„Од спојниците на нашите електронски уреди, моторите на автомобилите до мостовите по кои возиме, сите овие структури често непредвидливо откажуваат поради цикличното оптоварување што доведува до пукнатини и прекини. Кога ќе се појават проблеми, треба да се справиме со трошоците за замена на делови, многу изгубено време, а во некои случаи дури и повреда или загуба на животи“, вели Бојс.

Интересно е и тоа што автоматската самопоправка се случи на собна температура. Металот обично ја менува својата форма на високи температури. Имајќи предвид дека експериментот беше спроведен во вакуум; останува да се види дали истиот процес ќе се повтори за конвенционалните метали во типична средина.

Ладно заварување
Што се однесува до можните објаснувања, водечка е онаа на некоја форма на ладно заварување, односно процес кој се одвива на собна температура секогаш кога металните површини ќе се приближат доволно блиску за нивните атоми да се „заплетаат“. Процесот на ладно заварување не бара топлина за спојување на металните делови.

Металот останува во цврста фаза и не се топи во ниту еден момент. Наместо тоа, енергијата потребна за поврзување на металот е во форма на притисок. За разлика од заварувањето со фузија, ладното заварување нема стопена или течна метална фаза, поради што се нарекува – ладно. Применетиот притисок ги приближува металните површини што е можно повеќе. Штом металите се доволно компресирани, нивните атоми скокаат од еден дел до друг.

Се разбира, тоа не се случува во класично опкружување (не е како на улица автомобилите да се лепат затоа што се паркирани премногу блиску еден до друг) бидејќи: а) нема доволно притисок и б) тој процес обично е попречен од слоеви на воздух или загадување. Во средини како вакуумот во вселената, ако доволно ги приближиме чистите метали – тие буквално можат да се залепат.

Ова откритие е без преседан, но не сосема неочекувано. Во 2013 година, Мајкл Демкович, научник за материјали на Универзитетот А&М во Тексас, работеше на студија која го предвидува ова заздравување на нанопукнатините преку ситни кристални зрна во металот кои реагираат на стрес, а потоа се движат.

„Се надевам дека ова откритие ќе ги поттикне експертите за материјали да размислуваат за тоа како, под соодветни околности, материјалите можат да прават работи што не ги очекувавме“, вели Демкович.

Истражувањето под наслов „Автономно исцелување на пукнатини од замор преку ладно заварување“ беше објавено во списанието Nature.