Учёные удивились, впервые увидев «заживление» трещины в металле
В научном эксперименте учёные неожиданно увидели процесс самоисцеления металла, чего раньше никогда не наблюдалось. Если этот процесс удастся полностью изучить и контролировать, возможно, мы окажемся в начале новой инженерной эры.
Группа специалистов из Сандийской национальной лаборатории и Техасского университета сельского хозяйства и механизации проверяла устойчивость металла, используя специализированную технологию просвечивающей электронной микроскопии и растягивая металл в стороны по 200 раз в секунду. В результате им удалось увидеть самовосстановление кусочка платины толщиной 40 нанометров на сверхмалых масштабах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Трещины, вызванные описанным выше видом деформации, известны как усталостное разрушение: регулярное приложение напряжения и смещение частей куска металла вызывают микроскопические разрывы, что в конечном итоге приводит к разрушению деталей машин или иных конструкций. Удивительно, но примерно через 40 минут наблюдений трещина в платине начала срастаться и затягиваться, а затем снова пошла в другом направлении.
«Это было совершенно потрясающее зрелище, — говорит материаловед Брэд Бойс из Сандийской национальной лаборатории. — Мы, конечно, не ждали такого. Мы подтвердили, что металлы обладают собственной естественной способностью к самовосстановлению, по крайней мере, в случае усталостного разрушения на наноуровне».
И хотя это наблюдение стало беспрецедентным, оно не было полностью неожиданным. В 2013 г. материаловед из того же университета, Майкл Демкович, работал над исследованием, в котором предсказывалось, что подобное самовосстановление нанотрещин может происходить благодаря тому, что крошечные кристаллики внутри металлов, по сути, смещают свои границы в ответ на стресс.
Демкович также работал над последним исследованием, используя обновлённые компьютерные модели, чтобы показать, что его теории десятилетней давности о самовосстановлении металлов на наноуровне соответствуют тому, что происходит в данном случае.
Ещё одним многообещающим аспектом исследования является то, что процесс автоматического изменения формы происходил при комнатной температуре. Обычно для изменения формы металла требуется большое количество тепла, но эксперимент проводился в вакууме, и пока неясно, произойдёт ли такой же процесс в обычных металлах в обычных условиях.
Возможное объяснение данного явления лежит в области т.н. холодной сварки — когда металлические поверхности сближаются настолько, что их атомы сцепляются друг с другом. Обычно этому процессу мешают тонкие слои воздуха или загрязняющие вещества; в таких условиях, как вакуум космоса, чистые металлы могут сближаться настолько, что буквально прилипают друг к другу.
