Вчені вперше спостерігали за процесом самозцілення металу

Команда з Сандійської національної лабораторії та Техаського університету A&M тестувала стійкість металу, використовуючи спеціалізований трансмісійний електронний мікроскоп, щоб витягнути кінці металу 200 разів щосекунди. Потім вони спостерігали самовідновлення в надмалих масштабах на шматку платини завтовшки 40 нанометрів, підвішеному у вакуумі.

Дивіться також Вчені знайшли спосіб зберігати дані в ДНК живих бактерій

Деталі

Тріщини, спричинені описаним вище типом деформації, відомі як втома металу: повторювані напруження й рухи спричиняють мікроскопічні розриви, що зрештою призводять до поломки машин або конструкцій. Дивовижно, але приблизно через 40 хвилин спостереження тріщина в платині почала зростатися і відновлюватися, перш ніж знову почала рухатися в іншому напрямку.

Це було абсолютно приголомшливо спостерігати на власні очі. Ми, звичайно, не шукали цього. Ми підтвердили, що метали мають власну внутрішню, природну здатність до самовідновлення, принаймні у випадку втомних пошкоджень на нанорівні,
– каже матеріалознавець Бред Бойс з Сандійської національної лабораторії.

Це точні умови, і ми ще не знаємо, як саме це відбувається і як ми можемо це використати. Однак, якщо подумати про витрати й зусилля, необхідні для ремонту всього, від мостів до двигунів і телефонів, то неможливо уявити, як багато можуть змінити самовідновлювані метали.

Можливим поясненням може бути процес, відомий як холодне зварювання, який відбувається за температури навколишнього середовища, коли металеві поверхні наближаються одна до одної настільки, що їхні атоми можуть сплутатися. Зазвичай цьому процесу заважають тонкі шари повітря або забруднення. Але в таких середовищах, як космічний вакуум, чисті метали можуть бути притиснуті один до одного настільки близько, що буквально злипаються.

І хоча це спостереження є безпрецедентним, воно не зовсім несподіване. У 2013 році матеріалознавець Техаського університету A&M Майкл Демкович працював над дослідженням, у якому передбачив, що таке загоєння нанотріщин може відбуватися завдяки крихітним кристалічним зернам усередині металів, які, по суті, зміщують свої межі у відповідь на стрес.

Демкович також був серед учасників цього нового дослідження. Він використовував оновлені комп'ютерні моделі, щоб показати, що його десятирічні теорії про самовідновлення металів на нанорівні відповідають тому, що відбувається тут.

• Те, що процес автоматичного відновлення відбувався при кімнатній температурі, є ще одним багатообіцяючим аспектом дослідження. Зазвичай метал потребує багато тепла, щоб змінити свою форму.
• Мінусом є те, що експеримент проводився у вакуумі, тож ученим ще належить з'ясувати, чи відбудеться той самий процес у звичайних металах на повітрі.