Tim sa Instituta „Sandia Nacional Laboratoris“ i Univerziteta Teksas A&M testirao je otpornost metala i putem prenosnog elektronskog mikroskopa povlačio krajeve metala 200 puta svake sekunde.
Zatim su uočili da komad platine debljine 40 nanometara suspendovan u vakuumu sam sebe popravlja, odnosno „sređuje“ nastala naprsnuća. Pukotine prouzrokovane gore opisanom vrstom naprezanja su zapravo oštećenje usled zamora gde ponovljeni stres i pomeranje izazivaju mikroskopske lomove.
Nakon otprilike 40 minuta posmatranja pukotina u platini počela je ponovo da se spaja i popravlja.
„Bilo je neverovatno. Otkrili smo da metali imaju vlastitu intrinzičnu, prirodnu sposobnost samoisceljenja, barem u slučaju oštećenja usled zamora na nanoskali“, rekao je stručnjak za materijale Bred Bojs iz „Sandia Nacional Laboratoris“, piše „Sajens Alert“.
Kako će se metal ponašati u „svakodnevnim“ uslovima
Naučnici još ne znaju u kojim se tačno uslovima zbiva taj proces, šta se tačno događa i kako se to može iskoristiti u novim tehnologijama. Ali, ko zna, jednom kada shvatimo fiziku iza ovog „čudotvornog fenomena“, možda dođe do potpuno nove ere u inženjerstvu.
Primera radi, zamislite do kakvih bi promena u našim životima došlo kada bi se delovi mostova ili mašina mogli sami popravljati ili održavati? Zvuči kao naučna fantastika, ali ko zna što nas sve čeka u budućnosti. Razvoj tehnologijenije isključivo negativan.
Sledećim generacijama nećemo ostaviti samo zagađen vazduh i pregrejanu planetu, već i električne automobile, nove lekove za smrtonosne bolesti, neverovatna otkrića u svemiru - a možda i veš-mašinu koja se sama konstantno popravlja na mikro nivou.
„Od spojeva u našim elektronskim uređajima, motora automobila do mostova preko kojih se vozimo, sve te strukture često nepredvidivo otkazuju zbog cikličkog opterećenja koje dovodi do nastanka pukotina i lomova. Kada dođe do problema, moramo da se nosimo s troškovima zamene delova, s puno izgubljenog vremena, a u nekim slučajevima, čak i povredama ili gubitkom života“, rekao je Bojs.
Zanimljivo je i to da se automatsko „samopopravljanje“ dogodilo na sobnoj temperaturi. Metal obično menja svoj oblik na visokim temperaturama. S obzirom na to da je eksperiment izveden u vakuumu; ostaje da se vidi da li će se isti proces ponoviti kod konvencionalnih metala i u tipičnom okruženju.
Hladno zavarivanje
Što se tiče mogućih objašnjenja, prednjači ono o nekoj formi hladnog zavarivanja, odnosno procesa koji se odvija na sobnoj temperaturi kad god se metalne površine dovoljno približe tako da se njihovi atomi „zapetljaju“. Postupak hladnog zavarivanja ne zahteva unos toplote za spajanje metalnih delova.
Metal ostaje u čvrstoj fazi i nije ni u jednom trenutku rastopljen. Umesto toga, energija potrebna za vezanje metala je u obliku pritiska. Za razliku od zavarivanja topljenjem, hladno zavarivanje nema rastopljenu ili tekuću metalnu fazu, zbog čega se i naziva - hladnim. Primenjeni pritisak približava površine metala što je moguće bliže. Jednom kada se metali dovoljno stisnu, njihovi atomi skaču s jednog dela na drugi.
Naravno, to se ne događa u klasičnom okruženju (nije da se na ulici automobili prilepe i spoje jer su parkirani preblizu jedan drugom) zbog toga što:
nema dovoljnog pritiska i
taj proces obično ometaju slojevi vazduha i prljavštine.
U okruženjima kao što je svemirski vakuum, ako čiste metale dovoljno približimo - oni mogu da se zalepe - bukvalno.
Ovo otkriće je bez presedana, ali nije posve neočekivano. Majkl Demkovic, naučnik za materijale sa Univerziteta Teksas A&M, 2013. godine je radio na studiji koja predviđa ovakvo zaceljivanje nanopukotina putem sićušnih kristalnih zrnaca unutar metala koja reaguju na stres i zatim se premeštaju.
„Nadam se da će ovo otkriće podstaći stručnjake za materijale da razmisle o tome kako, pod pravim okolnostima, materijali mogu da učine stvari koje nismo očekivali“, kaže Demkovic.
Istraživanje naziva „Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding“ objavljeno je u časopisu „Nejčer“.