一塊破裂的金屬在實驗中自我修復(fù)，讓科學(xué)家們大吃一驚

將此文件提交到“那不應(yīng)該發(fā)生！在 2023 年發(fā)表的一項實驗中，科學(xué)家們觀察到金屬愈合本身的受損部分。雖然修復(fù)只是在納米級層面上，但了解該過程背后的物理學(xué)可以激發(fā)一個全新的工程時代。

來自桑迪亞國家實驗室和德克薩斯A&M大學(xué)的一個團隊正在使用專門的傳輸方式測試一小塊懸浮在真空中的鉑的彈性電子顯微鏡每秒拉動金屬末端 200 次的技術(shù)。

然后，他們在 40 納米厚的金屬晶片中觀察到了超小尺度的自修復(fù)。

由上述應(yīng)變類型引起的裂紋稱為疲勞損傷：導(dǎo)致微觀斷裂的重復(fù)應(yīng)力和運動，最終導(dǎo)致機器或結(jié)構(gòu)斷裂。

令人驚訝的是，經(jīng)過大約 40 分鐘的觀察后，鉑的裂縫開始重新融合并自行修復(fù)，然后再次向不同的方向開始。

“親眼目睹這絕對令人震驚，”說桑迪亞國家實驗室的材料科學(xué)家布拉德·博伊斯 （Brad Boyce） 在結(jié)果公布時。

“我們當然不是在尋找它。我們已經(jīng)證實的是，金屬具有自身內(nèi)在的天然自愈能力，至少在納米級疲勞損傷的情況下是這樣。

這些是確切的條件，我們還不知道這是如何發(fā)生的，或者我們?nèi)绾问褂盟５?，如果您考慮修復(fù)所有東西所需的成本和精力從 Bridges從發(fā)動機到手機，誰也不知道自愈金屬能產(chǎn)生多大的不同。

雖然這一觀察是前所未有的，但并不完全出乎意料。2013 年，德克薩斯 A&M 大學(xué)材料科學(xué)家 Michael Demkowicz 進行了一項研究預(yù)測這種納米裂紋愈合可能會發(fā)生，由金屬內(nèi)部的微小結(jié)晶顆粒基本上改變其邊界驅(qū)動應(yīng)對壓力.

Demkowicz 還參與了這項研究，使用更新的計算機模型以證明他十年前關(guān)于金屬在納米尺度上的自愈行為的理論與這里發(fā)生的事情相匹配。

自動修復(fù)過程發(fā)生在室溫下是這項研究的另一個有前途的方面。金屬通常需要大量熱量改變它的形式，但實驗是在真空中進行的;在典型環(huán)境中，傳統(tǒng)金屬是否會發(fā)生相同的過程還有待觀察。

一種可能的解釋涉及一個稱為冷焊，在環(huán)境溫度下，只要金屬表面靠得足夠近，以至于它們各自的原子纏結(jié)在一起，就會發(fā)生這種情況。

通常，薄薄的空氣層或污染物會干擾該過程;在太空真空等環(huán)境中，純金屬可以被迫靠得足夠近，從而真正粘在一起。

“我希望這一發(fā)現(xiàn)將鼓勵材料研究人員考慮，在適當?shù)那闆r下，材料可以做我們從未預(yù)料到的事情?！?a>說德姆科維奇。

該研究發(fā)表在自然界.

本文的早期版本發(fā)表于 2023 年 7 月。

寶寶起名 起名