Ученые впервые узнали, что металл может самовосстанавливаться

Этого не должно было случиться, но это факт: во время эксперимента исследователи воочию наблюдали заживление металла, чего раньше им никогда не доводилось видеть — это шокировало ученых. Теперь исследователи полагают, что если им удастся полностью понять и контролировать этот процесс, человечество, вероятно, окажется в начале совершенно новой эры инженерии, пишет Science Alert.

Команда из Sandia National Laboratories и Техасского университета A&M проводила эксперимент, чтобы проверить устойчивость металла, используя специальную технику просвечивающего электронного микроскопа. В ходе эксперимента они вытягивали концы металла 200 раз в секунду, а затем наблюдали самовосстановление в сверхмалых масштабах. Отметим, что эксперимент проводился на куске платины толщиной 40 нанометров, который был подвешен в вакууме.

Ученые отмечают, что трещины, вызванные подобной деформацией, известны науке как усталостные повреждения. Простыми словами, это повторяющиеся напряжения и движения, вызывающие микроскопические разрывы, что в конечном итоге приводит к поломке различных машин или конструкций.

Эксперимент стал удивительно любопытным спустя 40 минут наблюдений, когда ученые наблюдали, как трещина в платине начала вновь сливаться и "залечиваться", прежде чем начала вновь двигаться в другом направлении.

По словам соавтора исследования, материаловеда из Sandia National Laboratories Брэда Бойса, наблюдать за этим процессом было "совершенно ошеломляюще". Ученый отмечает, что исследователи не были готовы к тому, что увидят подобное. Фактически они с командой, сами не желая того, подтвердили, что металлы обладают собственной естественной способностью к регенерации. По крайне мере, это работает в случае усталостного повреждения на наноуровне.

^{Тянущие силы (красные стрелки) создали трещину, которая зажила (зеленый) в платиновом металле.}

Исследователи отмечают, что пока не до конца понятно, как это происходит и как человечество может использовать эту особенность металлов. Впрочем, ученые полагают, что если смогут разгадать эту тайну "самовосстановления металлов", в будущем это значительно упростит ремонт всего, от мостов и до двигателей и телефонов.

Отметим, что данное наблюдение безусловно является беспрецедентным, однако его едва ли можно назвать неожиданным. Дело в том, что в 2013 году материаловед из Техасского университета A&M Майкл Демкович работал над исследованием, которое предсказало, что такое заживление нанотрещин в действительности возможно. Тогда ученый предполагал, что это может происходить за счет крошечных кристаллических зерен внутри металлов, которые смещают свои границы в ответ на нагрузку.

К слову, Демкович также работал и над этим новым исследованием, используя компьютерные модели, чтобы продемонстрировать, что его работа 10-летней давности о самовосстановлении металлов в наномасштабе в действительности описывала то, что произошло сейчас.

Авторы исследования обнаружили еще один многообещающий аспект теста — восстановления металла происходило при комнатной температуре. Дело в том, что металлу, как правило, требуется много тепла, чтобы менять свою форму, однако этот эксперимент был проведен в условиях вакуума. Исследователи отмечают, что в дальнейшем они планируют проверить, произойдет ли тот же процесс в других металлах и типичной среде.

Ученые до сих пор точно не знают, как и почему это происходит, однако у них есть некоторые теории на этот счет. Одно из возможных объяснений включает в себя процесс именуемый "холодная сварка", который происходит при температуре окружающей среды всякий раз, когда металлические поверхности сближаются достаточно близко, чтобы их соответствующие атомы спутались друг с другом. Как правило, этому процессу могут помешать тонкие слои воздуха или загрязнение. Однако в таких средах, как космический вакуум, чистые металлы вполне способны располагаться настолько близко, чтобы буквально слипнуться.

По словам Демковича, он надеется, что их с коллегами исследование заставит других ученых задуматься над тем, что определенные обстоятельства могут предоставить металлам возможность делать то, чего ученые никогда не ожидали.

Источник