行業(yè)新聞 | 金屬自我修復(fù)的現(xiàn)象：材料科學(xué)的突破

來(lái)自桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和德州A&M大學(xué)的研究人員觀察到，金屬在極端機(jī)械壓力下修復(fù)自身。通過(guò)使用先進(jìn)的透射電子顯微鏡，團(tuán)隊(duì)密切觀察到一塊厚度為40納米的鉑金片，在真空中懸掛時(shí)，展現(xiàn)出前所未有的自我修復(fù)能力，能夠修復(fù)由疲勞損傷引起的納米級(jí)裂縫。

科學(xué)家們通過(guò)每秒拉伸鉑金樣本的兩端200次，施加了強(qiáng)烈的機(jī)械壓力。在大約40分鐘的觀察后，他們目睹了一個(gè)令人驚訝的現(xiàn)象：鉑金的裂縫開始自發(fā)地熔化并修復(fù)，甚至在修復(fù)后改變了方向。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)家布拉德·博伊斯博士表示，結(jié)果“親眼目睹時(shí)令人震驚”。他補(bǔ)充道：“我們肯定不是在尋找這一現(xiàn)象。我們所確認(rèn)的是，金屬確實(shí)具備自身內(nèi)在的自然修復(fù)能力，至少在納米尺度的疲勞損傷中是如此。”

所觀察到的損傷類型被稱為疲勞損傷，它是由重復(fù)的應(yīng)力作用導(dǎo)致材料出現(xiàn)微小的裂紋。這種退化形式是一個(gè)常見問(wèn)題，可能導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)的失效，從發(fā)動(dòng)機(jī)到橋梁。金屬能夠在納米尺度上自我修復(fù)此類損傷的發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)顯著影響工程師在設(shè)計(jì)和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)時(shí)的思路。

雖然自我修復(fù)金屬的現(xiàn)象前所未見，但也并非完全出乎意料。2013年，德州A&M大學(xué)的邁克爾·德姆科維奇教授提出了一種理論，認(rèn)為金屬中的納米裂紋可以通過(guò)由構(gòu)成材料結(jié)構(gòu)的微小晶體驅(qū)動(dòng)的機(jī)制自我修復(fù)。根據(jù)《Scienze Notizie》報(bào)道，德姆科維奇十多年前提出的理論已通過(guò)這項(xiàng)最新的研究得到了實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。德姆科維奇表示：“我的希望是，這一發(fā)現(xiàn)能夠鼓勵(lì)材料研究人員考慮，在適當(dāng)?shù)臈l件下，材料能夠展現(xiàn)出我們以前從未預(yù)見過(guò)的自我修復(fù)能力?！?/span>

觀察到的自我修復(fù)現(xiàn)象可能與冷焊過(guò)程有關(guān)。當(dāng)金屬表面非常干凈且足夠接近時(shí)，它們的原子會(huì)互相交織，尤其是在真空中，這種現(xiàn)象會(huì)在沒有熱量的情況下發(fā)生連接。通常，空氣薄層或污染物會(huì)干擾冷焊現(xiàn)象，但在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的受控環(huán)境中，這些因素被最小化了。

實(shí)驗(yàn)是在室溫下進(jìn)行的，這是這項(xiàng)研究的一個(gè)有希望的方面。這表明，自我修復(fù)過(guò)程不需要極端條件，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，可能會(huì)自然發(fā)生。然而，目前為止，這種效應(yīng)僅在真空條件和室溫下觀察到。為了了解這種自我修復(fù)是否在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中也能發(fā)生，研究人員承認(rèn)還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。如《Science Alert》所述，關(guān)于這種自我修復(fù)的具體機(jī)制仍然需要進(jìn)一步澄清，團(tuán)隊(duì)目前尚不清楚它如何被應(yīng)用。

如果金屬的自我修復(fù)過(guò)程能夠被完全理解并加以控制，這可能標(biāo)志著工程和材料技術(shù)的新時(shí)代的開始。自我修復(fù)金屬可能大大減少修復(fù)從橋梁到發(fā)動(dòng)機(jī)再到手機(jī)所需的成本和工作量。它們?cè)谔囟l件下的自我修復(fù)能力，可能會(huì)徹底改變修復(fù)方法，并有助于延長(zhǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)的使用壽命。（來(lái)源：jpost）

文章來(lái)源：WPIC世界鉑金投資

聲明：本平臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)載、分享的內(nèi)容、陳述、觀點(diǎn)判斷保持中立，僅供參考、交流，轉(zhuǎn)載、分享稿件版權(quán)歸原作者和機(jī)構(gòu)所有，若有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系小編，我們將及時(shí)處理，謝謝！