Snimljen metal koji „popravlja“ sam sebe! Novi eksperiment pokreće inženjersku revoluciju?

Naučnici su prvi put primetili kako parče metala puca, a onda se ponovo spaja bez ikakve ljudske intervencije, čime se obaraju neke od osnovnih naučnih teorija. Ako taj fenomen može da se koristi, doveo bi do prave revolucije u inženjerstvu – motori, mostovi i avioni mogli bi da se leče od habanja i tako postanu dugotrajniji i bezbedniji. Tim istraživača Sandija nacionalnih laboratorija i Teksaškog A&M univerziteta opisao je svoja otkrića u tek objavljenoj studiji u žurnalu Nature, piše ScienceDaily.

- Ovo je bilo zaista neverovatno gledati. Ono što smo potvrdili je da metali imaju unutrašnju, prirodnu sposobnost da „leče“ sami sebe, bar kada je reč o šteti nastaloj od zamora materijala na nanoskopskom nivou – rekao je Bred Bojsi, naučnik Sandije.

Šteta od zamora materijala jedan je od načina na koji se mašine troše i vremenom kvare. Stalni pritisak i pokreti izazivaju mikroskopske pukotine. Vremenom se one šire i rastu do pucanja. Pukotina koju su Bojsi i njegov tim pratili i vide da nestaje mogla je da se meri u nanometrima.

- Od lemnih spojeva u našim elektronskim uređajima, preko mostova, pa do motora naših automobila sve strukture mogu da propadnu neočekivano zbog cikličnog otpora koji dovodi do sitnih pukotina i na kraju do pucanja. Kada nešto od toga pukne, moramo da ga zamenimo, izgubimo vreme da stedimo, a može da dođe i do povreda ili gubitka života. Ekonomski uticaj ovih kvarova meri se u stotinama milijardi dolara svakog dana samo u SAD – rekao je Bojsi, navedeno je u saopštenju.

Iako su naučnici do sada uspevali da naprave materijale koji se sami popravljaju, uglavnom plastične, ideja metala koji ima tu mogućnost bila je domen naučne fantastike.

- Od pukotina u metalu očekuje se samo da postanu veće, nikako manje. Čak osnovne jednačine koje koristimo isključuju bilo kakvu mogućnost procesa samooporavka – rekao je Bojsi.

Nekada profesor sa Instituta tehnologije Masačusetsa (MIT), a sada profesor Univerziteta A&M Majkl Demkovič još 2013. počeo je razmatra konvencionalne teorije materijala. Objavio je novu teoriju, zasnovanu na otkrićima iz kompjuterskih simulacija, da je pod određenim uslovima metal sposoban da „zavari“ pukotine nastale habanjem materijala. Dokaz te teorije otkriven je u Centru za integrisane nanotehnologije.

- Sigurno nismo tragali za dokazom – rekao je Bojsi.

Halid Hatar, sada profesor Univerziteta Tenesija u Noksvilu, i Kris Bar, sada iz Odeljenja za nuklearnu energiju, izvodili su eksperiment u Sandiji kada su ovo otkrili. Cilj im je bio da ocene kako se formiraju pukotine i kako se šire na nanoskopskom parčetu platine korišćenjem specijalizovane tehnike na elektronskom mikroskopsku.

Iznenadili su se kada je nakon 40 minuta eksperimenta, šteta počela da nestaje. Na jednom delu, pukotine su se spojile ne ostavljajući nikakav trag „nekadašnje povrede“. Vremenom, pukotina je nastala na drugom pravcu.

Malo se i dalje zna o ovom „samolečenju“, a posebno to da li je moguće da to postane oruđe u procesu proizvodnje i održavanja materijala.

Nature research paper: Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding https://t.co/LVObEG695z— nature (@Nature) July 20, 2023

- Koliko ovi nalazi mogu da se koriste tek treba da ispitamo. Dokazali smo da se ovo dešava na nanoskopskom parčetu metala u vakumu, ali još ne znamo da li to može da se desi i u vazduhu. Iako je mnogo nepoznatih, ovo je ipak veliki korak napred – rekao je Demkovič.

(Telegraf Nauka/ScienceDaily)