Odkryto prawdziwie rewolucyjny mechanizm: sprawia on, że rozciąganie pękniętego kawałka metalu, zamiast go niszczyć, prowadzi do jego samonaprawienia się. Naukowcy z MIT poinformowali o nim na łamach "Physical Review Letters".
Michael Demkowicz, profesor słynnego amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology, wpadł na trop rewolucyjnych właściwości metali przez przypadek. Kiedy wraz ze swoim studentem Guogiang Xu prowadził badania, zauważył coś zaskakującego: pęknięty kawałek metalu, który był naciągany, zamiast w dalszym ciągu pękać, zaczął się... "zrastać".
Początkowo obaj badacze myśleli, że popełnili jakiś błąd. - Musieliśmy to jeszcze raz sprawdzić - przyznał Demkowicz w rozmowie z serwisem Mit News.
Okazało się jednak, że naukowcy nie popełnili błędu. Dlatego też stworzyli model komputerowy tej mikrostruktury, dzięki któremu przyglądali się temu, jak zachowuje się ona w różnych warunkach. - Odkryliśmy, że jest mechanizm, który może, w zasadzie, zamknąć pęknięcia - powiedział Demkowicz
Migracja granicy ziarna
Prowadząc dalsze badania nad fenomenem, uczeni doszli do wniosku, że kluczowy jest sposób, w jaki tzw. granica ziarna reaguje z krystaliczną strukturą metalu, którym w tym przypadku był nikiel. Granica ziarna to wewnętrzna powierzchnia graniczna, która oddziela dwa kryształy lub ziarna o takim samym składzie chemicznym, a większość metali składa się właśnie z takich niewielkich krystalicznych ziaren.
Otóż w pewnych warunkach poddanie metalu odpowiedniej sile "powoduje zmianę mikrostruktury: sprawia, że granice ziaren migrują. Ta migracja granicy ziaren to klucz do uzdrowienia metalu".
Zdolność do samonaprawiania się występuje jednak w tylko jednym rodzaju granicy - tej, która rozciąga się nie przez całe ziarno, a przez jego część. Jest to swego rodzaju defekt. Cechuje się on bardzo silnym polem naprężeń (naprężenie to miara sił wewnętrznych powstających w ciele pod wpływem zewnętrznej, odkształcającej siły). To pole naprężeń sprawia, że metal, zamiast pękać, sam się naprawia.
Droga do pozyskania tego typu materiałów otwarta
"Zamykając niewielkie pęknięcia, a także tłumiąc rozprzestrzenianie się innych, ten mechanizm może zapewnić nową drogę łagodzenia wewnętrznych uszkodzeń, które wpływają na plastyczność w metalach nanokrystalicznych" - piszą autorzy na łamach "Physical Review Letters".
To oznacza, że odkrycie może prowadzić do stworzenia innych samonaprawiających się materiałów, w których początkowe uszkodzenia zniwelują się, zamiast postępować.
Autor: map/rs / Źródło: Physical Review Letters, Mit News