Revoluție în inginerie! Cercetătorii au descoperit că metalele „se pot vindeca” singure

Oamenii de știință au observat pentru prima dată cum bucăți de metal se fisurează, apoi se refac fără nicio intervenție umană, răsturnând astfel teorii științifice fundamentale.

Dacă fenomenul recent descoperit poate fi exploatat, ar putea duce la o revoluție în inginerie – o revoluție în care motoarele, podurile și avioanele care se vindecă singure ar putea inversa daunele cauzate de uzură, făcându-le mai sigure și mai durabile.

Echipa de cercetători de la Sandia National Laboratories și Texas A&M University și-a descris descoperirile în revista Nature.

„A fost absolut uimitor să observăm acest lucru”, a declarat Brad Boyce, cercetător în domeniul materialelor de la Sandia.

„Ceea ce am confirmat este că metalele au propria lor capacitate intrinsecă, naturală, de a se vindeca singure, cel puțin în cazul deteriorării prin oboseală la scară nanometrică”.

Fenomenul ar putea duce la o revoluție în inginerie

Deteriorarea prin oboseală este una dintre modalitățile prin care mașinile se uzează și, în cele din urmă, se rup. Stresul sau mișcarea repetată determină formarea unor fisuri microscopice. În timp, aceste fisuri cresc și se extind. Fisura pe care Boyce și echipa sa au văzut-o dispărând a fost una dintre aceste fracturi minuscule, dar consecvente – măsurate în nanometri, scrie EurekAlert.

„De la îmbinările din dispozitivele electronice, la motoarele vehiculelor noastre și până la podurile pe care le traversăm, aceste structuri cedează adesea în mod imprevizibil din cauza încărcării ciclice care duce la inițierea fisurilor și, în cele din urmă, la fracturi”, a declarat Boyce.

„Se aștepta ca fisurile din metale să devină mai mari, nu mai mici. Chiar și unele dintre ecuațiile de bază pe care le folosim pentru a descrie creșterea fisurilor exclud posibilitatea unor astfel de procese de vindecare”, a spus Boyce.

În 2013, Michael Demkowicz – pe atunci profesor asistent la departamentul de știință și inginerie a materialelor de la Massachusetts Institute of Technology, în prezent profesor titular la Texas A&M – a început să anlizeze teoria convențională a materialelor.

Descoperirea neașteptată, confirmată de inițiatorul teoriei

El a publicat o nouă teorie, bazată pe rezultatele unor simulări pe calculator, potrivit căreia, în anumite condiții, metalul ar trebui să poată suda fisurile formate prin uzură.

Descoperirea faptului că teoria sa era adevărată a avut loc din greșeală la Centrul pentru Nanotehnologii Integrate, o instalație a Departamentului de Energie administrată în comun de laboratoarele naționale Sandia și Los Alamos.

Khalid Hattar, în prezent profesor asociat la Universitatea din Tennessee, Knoxville, și Chris Barr, care lucrează acum pentru Biroul pentru Energie Nucleară al Departamentului de Energie, conduceau experimentul la Sandia când a fost făcută descoperirea.

Ei intenționau doar să evalueze modul în care se formează și se răspândesc fisurile într-o bucată de platină la scară nanometrică, folosind o tehnică specializată de microscop electronic pe care o dezvoltaseră pentru a trage în mod repetat de 200 de ori pe secundă de capetele metalului.

În mod surprinzător, după aproximativ 40 de minute de la începerea experimentului, deteriorarea și-a inversat cursul. Un capăt al fisurii a fuzionat la loc ca și cum și-ar fi refăcut pașii, fără a lăsa nicio urmă. În timp, fisura a revenit pe o direcție diferită.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cel mai mare zăcământ de metale din lume se află la 4.000 de metri sub mare

Abilitatea focilor de a tolera metalele toxice ar putea ajuta cercetările medicale

Astronomii au identificat aproape 200.000 de stele sărace în metale

Astronomii au descoperit galaxii bogate în metale în Universul timpuriu