ZNANSTVENICI su nedavno kod metala prvi put zabilježili “čudotvoran proces samoizlječenja”. Zvuči čudno? Da, bilo je to čudno i stručnjacima. Naime, tim s instituta Sandia National Laboratories i Sveučilišta Texas A&M testirao je otpornost metala i putem prijenosnog elektronskog mikroskopa povlačio krajeve metala 200 puta svake sekunde.
Zatim su uočili da komad platine debljine 40 nanometara suspendiran u vakuumu sam sebe popravlja, odnosno “sređuje” nastale raspukline. Pukotine uzrokovane gore opisanom vrstom naprezanja su zapravo oštećenje uslijed zamora gdje opetovani stres i pomicanje uzrokuju mikroskopske lomove.
Nakon otprilike 40 minuta promatranja, pukotina u platini se počela ponovno spajati i popravljati. “Bilo je nevjerojatno. Otkrili smo da metali imaju vlastitu intrinzičnu, prirodnu sposobnost samoiscjeljenja, barem u slučaju oštećenja uslijed zamora na nanoskali”, rekao je stručnjak za materijale Brad Boyce iz Sandia National Laboratories.
Budući svijet gdje se metali sami popravljaju na mikro razini?
Znanstvenici za sada još uvijek ne znaju u kojim se točno uvjetima zbiva taj proces, što se točno događa i kako se to može iskoristiti u novim tehnologijama. No, tko zna, jednom kada shvatimo fiziku iza ovog “čudotvornog fenomena”, možda dođe do potpuno nove ere u inženjerstvu, piše Science Alert.
Primjerice, zamislite do kakvih bi promjena u našim životima došlo kada bi se dijelovi mostova ili strojeva mogli sami popravljati ili održavati? Da, zvuči kao znanstvena fantastika, ali tko zna što nas sve čeka u budućnosti. Razvoj tehnologije nije isključivo negativan.
Sljedećim generacijama nećemo ostaviti samo zagađen zrak i uzavreli planet, već i električne automobile, nove lijekove za smrtonosne bolesti, nevjerojatna otkrića u svemiru – a možda i veš-mašinu koja se sama konstantno popravlja na mikro razini.
“Od spojeva u našim elektroničkim 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 se nositi s troškovima zamjene dijelova, s puno izgubljenog vremena, a u nekim slučajevima, čak i ozljedama ili gubitkom života”, rekao je Boyce.
Zanimljivo je i to da se automatsko samo-popravljanje dogodilo na sobnoj temperaturi. Metal obično mijenja svoj oblik na visokim temperaturama. S obzirom na to da se eksperiment provodio u vakuumu; ostaje za vidjeti hoće li 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 da se njihovi atomi “zapetljaju”. Postupak hladnog zavarivanja ne zahtijeva unos topline za spajanje metalnih dijelova.
Metal ostaje u čvrstoj fazi i nije ni u jednom trenutku rastaljen. Umjesto toga, energija potrebna za vezanje metala je u obliku pritiska. Za razliku od zavarivanja taljenjem, hladno zavarivanje nema rastopljenu ili tekuću metalnu fazu, zbog čega se i naziva – hladnim. Primijenjeni pritisak približava površine metala što je moguće bliže. Jednom kada se metali dovoljno stisnu, njihovi atomi skaču s jednog dijela na drugi.
Naravno, to se ne događa u klasičnom okolišu (nije da se na ulici auti prilijepe i spoje jer su parkirani preblizu jedno drugome) zbog toga što: a) nema dovoljnog pritiska i B) taj proces obično ometaju slojevi zraka ili onečišćenja. U okruženjima kao što je svemirski vakuum, ako čiste metale dovoljno približimo – oni se mogu doslovce zalijepiti.
Ovo otkriće jest bez presedana, ali nije posve neočekivano. Michael Demkowicz, znanstvenik za materijale sa Sveučilišta Texas A&M, 2013. radio je na studiji koja predviđa ovakvo zacjeljivanje nanopukotina putem sićušnih kristalnih zrnca unutar metala koja reagiraju na stres i zatim se premještaju.
“Nadam se da će ovo otkriće potaknuti stručnjake za materijale da razmisle o tome kako, pod pravim okolnostima, materijali mogu učiniti stvari koje nismo očekivali”, kaže Demkowicz.
Istraživanje naziva Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding objavljeno je u časopisu Nature.
