破裂的金屬片在實驗中自我修復，震驚了科學家

在“這不應該發(fā)生！”下歸檔：科學家們觀察到金屬會自行愈合，這是以前從未見過的。如果這個過程能夠被完全理解和控制，我們可能正處于一個全新的工程時代的開始。

在7月發(fā)表的一項研究中，桑迪亞國家實驗室和德克薩斯農工大學的一個團隊正在使用專門的變速器測試金屬的彈性電子顯微鏡每秒拉動金屬末端 200 次的技術。

然后，他們在懸浮在真空中的40納米厚的鉑金片中觀察到超小尺度的自我修復。

由上述應變引起的裂紋稱為疲勞損傷：反復的應力和運動，導致微觀斷裂，最終導致機器或結構斷裂。

令人驚訝的是，經過大約40分鐘的觀察，鉑金的裂縫開始重新融合在一起并自我修復，然后又開始向不同的方向發(fā)展。

“親眼目睹這絕對令人驚嘆，”說桑迪亞國家實驗室的材料科學家布拉德·博伊斯（Brad Boyce）宣布結果。

“我們當然不是在尋找它。我們已經證實，金屬有其內在的、自然的自我修復能力，至少在納米尺度的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，或者我們如何使用它。但是，如果您考慮修復所有東西所需的成本和精力從橋梁從引擎到手機，沒有人知道自愈金屬能產生多大的影響。

雖然這一觀察是史無前例的，但并非完全出乎意料。2013年，德克薩斯農工大學（Texas A&M University）材料科學家邁克爾·德姆科維奇（Michael Demkowicz）進行了一項研究預測這種納米裂紋愈合可能發(fā)生，這是由金屬內部的微小結晶顆粒驅動的，基本上改變了它們的邊界應對壓力.

Demkowicz 還參與了這項最新研究，使用更新的計算機模型以證明他關于金屬在納米尺度上的自愈行為的十年理論與這里發(fā)生的事情相匹配。

自動修補過程發(fā)生在室溫下是該研究的另一個有希望的方面。金屬通常需要大量熱量改變其形式，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，每當金屬表面靠得足夠近，使它們各自的原子糾纏在一起時，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;在像太空真空這樣的環(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)現將鼓勵材料研究人員考慮，在適當的情況下，材料可以做我們從未預料到的事情。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)布于 2023 年 7 月。

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