Ohromujúci objav: Kovové trhliny sa dokážu samy opraviť

Výskumný tím z Národných laboratórií Sandia a Texaskej univerzity A&M bol po prvý raz svedkom toho, ako kusy kovu prasknú a potom sa opäť spoja bez akéhokoľvek ľudského zásahu. Ak sa tento novoobjavený jav podarí využiť, mohol by priniesť technickú revolúciu. Samoregeneračné motory, mosty a lietadlá by mohli zvrátiť poškodenie spôsobené opotrebovaním, čím by sa stali bezpečnejšími a mali dlhšiu životnosť. Únavové poškodenie je jeden zo spôsobov, ako sa stroje opotrebúvajú a nakoniec pokazia. Opakované namáhanie alebo pohyb spôsobuje vznik mikroskopických trhlín.

Časom sa tieto trhliny zväčšujú a rozširujú, až kým celé zariadenie zlyhá. Brad Boyce, materiálový vedec v z laboratórií Sandia, a jeho tím videli zmiznúť jednu z takýchto drobných trhlín v nanometrovej mierke. Hoci vedci vytvorili niektoré samoregeneračné materiály, išlo väčšinou o plasty. Predstava samoregeneračného kovu bola skôr doménou vedeckej fantastiky. „Od prasklín v kovoch sa vždy očakávalo len ich zväčšovanie, nie zmenšovanie. Dokonca aj niektoré základné rovnice, ktoré používame na opis rastu trhlín, vylučujú možnosť takýchto hojivých procesov,“ povedal Boyce.

V roku 2013 Michael Demkowicz, vtedy odborný asistent na katedre materiálovej vedy a inžinierstva Massachusettského technologického inštitútu, teraz riadny profesor na Texaskej univerzite, začal rozoberať konvenčnú teóriu materiálov. Na základe výsledkov počítačových simulácií uverejnil novú teóriu, podľa ktorej by mal byť kov za určitých podmienok schopný opravovať praskliny vzniknuté opotrebovaním. Zistenie, že jeho teória je pravdivá, prišlo náhodne. „Určite sme to nehľadali,“ povedal Boyce.

Chceli iba vyhodnotiť, ako sa tvoria a šíria trhliny v kúsku platiny, pomocou špecializovanej techniky elektrónového mikroskopu, ktorú vyvinuli na opakované ťahanie za konce kovu 200-krát za sekundu. Asi po 40 minútach experimentu sa poškodenie prekvapivo zvrátilo. Jeden koniec trhliny sa opäť spojil a po predchádzajúcom poškodení nezostala žiadna stopa. Časom sa trhlina zväčšila v inom smere. Boyce sa o svoje zistenia podelil s Demkowiczom. Profesor potom zopakoval experiment na počítačovom modeli, čím doložil, že jav, ktorého svedkom boli v Sandii, je ten istý, o ktorom teoretizoval pred rokmi.

O samoregeneračnom procese treba zistiť ešte veľa vecí vrátane toho, či sa stane praktickým nástrojom vo výrobnom prostredí. „Rozsah, v akom sa tieto zistenia dajú zovšeobecniť, sa pravdepodobne stane predmetom rozsiahleho výskumu,“ povedal Boyce. „Ukázali sme, že sa to deje v nanokryštalických kovoch vo vákuu. Nevieme však, či sa to dá vyvolať aj v bežných kovoch na vzduchu.“ Napriek množstvu neznámych však tento objav predstavuje skok vpred na hranici materiálovej vedy. Výskum bol publikovaný v časopise Nature.

Zdroj: phys.org.