Archifique esto en ‘¡Eso no se supone que suceda!’. En un experimento publicado en 2023, los científicos observaron una sección dañada de la curación de metales. Aunque la reparación fue solo a nivel de nanoescala, comprender la física detrás del proceso podría inspirar una era completamente nueva de ingeniería.
Un equipo de Sandia National Laboratories y Texas A&M University estaba probando la resiliencia de una pequeña pieza de platino suspendida en un vacío utilizando una transmisión especializada microscopio electrónico técnica para tirar de los extremos del metal 200 veces cada segundo.
Luego observaron la autocuración a escamas ultra pequeñas en la oblea de metal de 40 nanómetros de espesor.
Las grietas causadas por el tipo de tensión descrita anteriormente se conocen como daño por fatiga: Estrés y movimiento repetidos que causan roturas microscópicas, lo que eventualmente hace que las máquinas o estructuras se rompan.
Sorprendentemente, después de unos 40 minutos de observación, la grieta en el platino comenzó a fusionarse nuevamente y repararse antes de comenzar de nuevo en una dirección diferente.
“Esto fue absolutamente impresionante ver de primera mano”, dicho El científico de materiales Brad Boyce de los Laboratorios Nacionales de Sandia cuando se anunciaron los resultados.
“Ciertamente no lo estábamos buscando. Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural para sanarse, al menos en el caso del daño por fatiga en la nanoescala”.
Estas son condiciones exactas, y aún no sabemos exactamente cómo está sucediendo esto o cómo podemos usarlo. Sin embargo, si piensa en los costos y el esfuerzo necesarios para reparar todo de puentes Para los motores a los teléfonos, no se sabe cuánta diferencia podrían hacer los metales de autocuración.
Si bien la observación no tiene precedentes, no es totalmente inesperado. En 2013, el científico de materiales de la Universidad de Texas A&M Michael Demkowicz trabajó en un estudio prediciendo que Este tipo de curación de nanocrack podría suceder, impulsado por los pequeños granos cristalinos dentro de los metales esencialmente cambiando sus límites en respuesta al estrés.
Demkowicz también trabajó en este estudio, utilizando actualizado modelos de computadora Demuestre que sus teorías de una década sobre el comportamiento de autocuración de metal en la nanoescala coincidían con lo que estaba sucediendo aquí.
Que el proceso de reparación automática ocurriera a temperatura ambiente es otro aspecto prometedor de la investigación. El metal generalmente requiere Mucho calor Para cambiar su forma, pero el experimento se llevó a cabo en el vacío; Queda por ver si el mismo proceso ocurrirá en los metales convencionales en un entorno típico.
Una posible explicación implica un proceso conocido como soldadura fríaque ocurre a temperaturas ambientales cada vez que las superficies metálicas se acercan lo suficiente para que sus respectivos átomos se enreden.
Típicamente, las capas delgadas de aire o contaminantes interfieren con el proceso; En entornos como el vacío del espacio, los metales puros se pueden forzar lo suficientemente cerca para que literalmente se adhieran.
“Espero que este hallazgo aliente a los investigadores de materiales a considerar que, en las circunstancias correctas, los materiales pueden hacer cosas que nunca esperamos”, dicho Demkowicz.
La investigación fue publicada en Naturaleza.
Una versión anterior de este artículo se publicó en julio de 2023.