Nicolai Busekist
Sæt dette under ‘Det burde ikke ske’. Forskere observerede et metal, der heler sig selv, hvilket aldrig er set før. Hvis denne proces kan forstås og kontrolleres fuldt ud, kan vi stå over for en helt ny æra inden for ingeniørkunst.
I en undersøgelse offentliggjort sidste år testede et team fra Sandia National Laboratories og Texas A&M University metallets holdbarhed ved hjælp af en specialiseret transmissionselektronmikroskopteknik, hvor metallets ender blev trukket 200 gange i sekundet.
De observerede derefter selvhelingsprocessen i mikroskala i et 40-nanometer-tykt platinastykke ophængt i et vakuum.
Revner forårsaget af den nævnte belastning er kendt som træthedsskader: gentagen stress og bevægelse, der forårsager mikroskopiske brud, hvilket til sidst får maskiner eller strukturer til at bryde sammen.
Utroligt nok begyndte revnen i platinaen efter cirka 40 minutters observation at smelte sammen igen og hele sig selv, inden den begyndte at bevæge sig i en anden retning.
“Det var helt fantastisk at se det med egne øjne,” sagde materialeforsker Brad Boyce fra Sandia National Laboratories, da resultaterne blev offentliggjort, ifølge ScienceAlert.
“Vi ledte bestemt ikke efter det. Det, vi har bekræftet, er, at metaller har deres egen iboende, naturlige evne til at hele sig selv, i hvert fald i tilfælde af træthedsskader på nanoskalalniveau.”
Dette er præcise betingelser, og vi ved endnu ikke præcis, hvordan dette sker, eller hvordan vi kan bruge det. Men hvis man tænker på de omkostninger og den indsats, der kræves for at reparere alt fra broer til motorer til telefoner, er det umuligt at sige, hvor stor en forskel selvhelende metaller kan gøre.
Selvom observationen er hidtil uset, er den ikke helt uventet. I 2013 arbejdede materialeforsker Michael Demkowicz fra Texas A&M University på en undersøgelse, der forudsagde, at denne form for helbredelse kunne ske, drevet af de små krystallinske korn inde i metaller, der i det væsentlige flyttede deres grænser som reaktion på stress.
Demkowicz arbejdede også på denne seneste undersøgelse, hvor han brugte opdaterede computermodeller til at vise, at hans ti år gamle teorier om metallers selvhelende adfærd på nanoskala-niveau matchede, hvad der skete her.
At den automatiske helingsproces fandt sted ved stuetemperatur er et andet lovende aspekt af forskningen. Metal kræver normalt masser af varme for at ændre sin form, men eksperimentet blev udført i et vakuum. Det mangler stadig at blive set, om den samme proces vil ske i konventionelle metaller i et typisk miljø.
En mulig forklaring involverer en proces kendt som koldsvejsning, der opstår under omgivelsestemperaturer, når metaloverflader kommer tæt nok på hinanden til, at deres respektive atomer kan sammenfiltre sig.
Typisk forstyrrer tynde luftlag eller forureninger processen. I miljøer som rummets vakuum kan rene metaller tvinges tæt nok sammen til bogstaveligt talt at klæbe sig sammen.
“Mit håb er, at denne opdagelse vil opmuntre materialeforskere til at overveje, at under de rette omstændigheder kan materialer gøre ting, vi aldrig havde forventet,” siger Demkowicz.
