作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2023/7/20 8:30:20
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消失的裂缝?实验揭示金属可自我修复

 

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金属纳米级自我修复的艺术渲染图。绿色标记了裂缝形成的地方,然后又融合在一起。红色箭头表示意外触发该现象的拉力方向。图片来源:桑迪亚国家实验室

科技日报北京7月19日电 (记者张佳欣)科学家们首次目睹了金属碎片在没有任何人为干预的情况下破裂,然后又重新融合在一起。如果新发现的现象能够被利用,它可能会带来一场工程革命。在这场革命中,自我修复的发动机、桥梁和飞机可消除磨损造成的损害,使其变得更安全、更持久。美国桑迪亚国家实验室和得克萨斯农工大学的研究团队19日在《自然》杂志上描述了此项发现。

此次,研究团队看到消失的裂缝是纳米级的裂缝,虽小却举足轻重。桑迪亚国家实验室材料科学家布拉德·博伊斯表示,从电子设备中的焊点到车辆的发动机,再到开车经过的桥梁,这些结构经常由于循环载荷而出现不可预测的故障,从而导致裂缝萌生并最终断裂。

自我修复金属的概念在很大程度上一直仅存在于科幻小说中。此前理论认为,金属裂缝只会变大,而不会变小。2013年,科学家发表了一项基于计算机模拟结果的新理论,即在一定条件下,金属能够愈合因磨损而形成的裂缝。在桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室联合运营的集成纳米技术中心,这一理论得到了证明。

研究团队此次开发了一种每秒可重复拉动金属末端200次的技术,并使用专门的电子显微镜来评估裂缝是如何在一块纳米级的铂片上形成和扩展的。实验进行了大约40分钟后,损伤发生逆转。裂缝的一端重新融合在一起,没有留下曾经受损的痕迹。随着时间的推移,裂缝又沿着不同的方向重新扩展。

团队表示,这一发现是材料科学前沿的一次飞跃。

 
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