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實(shí)驗(yàn)揭示金屬可自我修復(fù)

發(fā)布時(shí)間:2023-07-20 11:18:00來源: 科技日?qǐng)?bào)

  科技日?qǐng)?bào)北京7月19日電 (記者張佳欣)科學(xué)家們首次目睹了金屬碎片在沒有任何人為干預(yù)的情況下破裂,然后又重新融合在一起。如果新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象能夠被利用,它可能會(huì)帶來一場(chǎng)工程革命。在這場(chǎng)革命中,自我修復(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)、橋梁和飛機(jī)可消除磨損造成的損害,使其變得更安全、更持久。美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)19日在《自然》雜志上描述了此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。

  此次,研究團(tuán)隊(duì)看到消失的裂縫是納米級(jí)的裂縫,雖小卻舉足輕重。桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家布拉德·博伊斯表示,從電子設(shè)備中的焊點(diǎn)到車輛的發(fā)動(dòng)機(jī),再到開車經(jīng)過的橋梁,這些結(jié)構(gòu)經(jīng)常由于循環(huán)載荷而出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的故障,從而導(dǎo)致裂縫萌生并最終斷裂。

  自我修復(fù)金屬的概念在很大程度上一直僅存在于科幻小說中。此前理論認(rèn)為,金屬裂縫只會(huì)變大,而不會(huì)變小。2013年,科學(xué)家發(fā)表了一項(xiàng)基于計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果的新理論,即在一定條件下,金屬能夠愈合因磨損而形成的裂縫。在桑迪亞和洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合運(yùn)營的集成納米技術(shù)中心,這一理論得到了證明。

  研究團(tuán)隊(duì)此次開發(fā)了一種每秒可重復(fù)拉動(dòng)金屬末端200次的技術(shù),并使用專門的電子顯微鏡來評(píng)估裂縫是如何在一塊納米級(jí)的鉑片上形成和擴(kuò)展的。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大約40分鐘后,損傷發(fā)生逆轉(zhuǎn)。裂縫的一端重新融合在一起,沒有留下曾經(jīng)受損的痕跡。隨著時(shí)間的推移,裂縫又沿著不同的方向重新擴(kuò)展。

  團(tuán)隊(duì)表示,這一發(fā)現(xiàn)是材料科學(xué)前沿的一次飛躍。

  【總編輯圈點(diǎn)】

  這幾乎相當(dāng)于材料界的“破鏡亦重圓”!此次科學(xué)家雖然目睹了真空中納米晶體金屬發(fā)生了自我修復(fù)的情況,卻還有很多未知之處。關(guān)于金屬自我修復(fù)過程,人們知其然但不知其所以然,也不清楚是否能在現(xiàn)實(shí)世界空氣中的傳統(tǒng)金屬中,誘導(dǎo)出同樣的現(xiàn)象。這其中的神秘和不確定性,正是科學(xué)研究進(jìn)一步展開的推動(dòng)力。(來源:科技日?qǐng)?bào))

(責(zé)編:陳濛濛)

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