Prava misterija: Neki metali misteriozno zaceljuju sopstvene pukotine

Foto: coroiu octavian / Alamy / Alamy / Profimedia

Koncept metala koji se sami "isceljuju" - mostovi, svemirski brodovi ili roboti koji mogu spontano da se "poprave" - možda je za korak bliži realnosti. Prvi put su naučnici posmatrali kako metal u čvrstom stanju "zaceljuje" sopstvene pukotine, bez intervencije ljudi, što osnove nauke o materijalima.

- Nikad ne bismo pomislili da je metal u stanju da "zaleči" sopstvene pukotine - kaže hemijski inženjer sa Univerziteta Stenford Ženan Bao, koji nije učestvovao u ovoj studiji. Prema konvencionalnoj teoriji materijala, primena pritiska na metal sa pukotinama može samo da proširi ove pukotine. "Nova otkrića će sigurno primorati ljude da ponovo razmisle o tome kako predviđamo mehaničku pouzdanost metalnih struktura i opreme", kaže Bao.

Preporučujemo

Majkl Demkovic, naučnik koji izučava materijale, iz Univerziteta Texas A&M, inače ko-autor ove studije nedavno objavljene u časopisu Nature, prvo je spominjao materijale koji se sami "zaceljuju" pre 10 godina, kad su njegove kompjuterske simulacije pokazale da bi metali u čvrstom stanju mogli da "zavare" mele pukotine, sami od sebe. Pošto je obično potrebna visoka temperatura, da bi metali menjali svoju formu, mnogi naučnici su verovali da nešto nije u redu sa simulacijom, priča Demkovic.

- Mislio sam da je to simpatičan modelčić, ali nešto što je veoma teško eksperimentalno ispitati u to vreme - kaže Kalid Hatar, ko-autor studije, nuklearni inženjer na Univerzitetu Tenesi. Ali onda je on nabasao na dokaze Demkoviceve teorije, u stvarnom svetu. 2016. godine on i naučnici u Nacionalnoj laboratoriji Sandija istraživali su kako se pukotine šire po nano-delovima platine u vakuumu. Koristili su specijalni elektronski mikroskop da "ubodu" metal 200 puta u sekundi, i gledali su kako se frakture šire po površini. Onda, posle oko 40 minuta, oštećenja su počela da nestaju; istraživači su videli svojim očima kako procepi nestaju i "lepe se", kao da je snimak pušten unazad. "Izgleda da je Majk na kraju stvarno bio u pravu", seća se Hatar da je pomislio.

Sposobnost samo-zaceljenja se izgleda javlja kad se ivice pukotine sabiju pod dovoljno veliki pritiskom, da se njihovi atomi vežu. U određenim "pravim" područjima, neregularnosti u finoj, kristalnoj strukturi metala se menjaju kad se primeni spoljašnji pritisak, kao što je na primer sila koju uzrokuju prirodni uzroci. Kako se ove nepravilnosti pomeraju, one uzrokuju pritisak koji pokreće efekat zaceljenja.

Tim iz Sandije i Demkovic su ponovili svoje opservacije i na platini i bakru. Kompjuterske simulacije pokazuju da bi aluminijum i srebro takođe trebalo da mogu da se samo-zaceljuju, ali naučnici ne znaju da li bi legure kao što je čelik mogli da izvedu ovo. Takođe, nejasno je da li bi samo-zaceljenje ikad moglo da bude praktično sredstvo, izvan vakuuma. Atmosferske čestice unutar pukotine mogle bi da spreče metal da se ponovo spoji. Ipak, ovaj fenomen može da uzrokuje da neki naučnici koji se bave materijalima ponovo preispitaju svoj pristup onome što znaju o metalima.

"Pod pravim uslovima, materijali mogu da učine stvari koje su potpuno neočekivane", kaže Derkovic.

(Telegraf Nauka/Scientific American)