Per la prima volta, gli scienziati hanno scoperto che il metallo si ripara da solo dopo essersi rotto, un’osservazione che potrebbe aprire la strada alla creazione di strutture e robot in grado di ripararsi da soli.
Ma per coloro che si preoccupano della ripresa I robot Terminator sono realistici No: il meccanismo appena scoperto funziona solo su una manciata di minerali e su scale incredibilmente piccole, almeno per ora.
“Naturalmente, ci sono molti settori in cui gli ingegneri di prodotto vorrebbero tradurre questi risultati in approcci ingegneristici intenzionali per creare metalli autoriparanti automaticamente nelle nostre applicazioni strutturali”, ha affermato l’autore principale. Brad BoyceUno scienziato dei materiali dei Sandia National Laboratories di Albuquerque, nel New Mexico, ha dichiarato a WordsSideKick.com. “I metalli autorigeneranti possono essere utili in un’ampia gamma di applicazioni, dalle ali degli aerei ai sistemi di sospensione delle automobili”.
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Gli scienziati avevano precedentemente ipotizzato che i metalli non fossero in grado di ripararsi da soli, ma una nuova scoperta, fatta inavvertitamente da scienziati che studiano pezzi di platino e rame di dimensioni nanometriche, ribalta questa conclusione.
I metalli sono danneggiati da stress o movimenti ripetitivi, creando reti crescenti di crepe microscopiche che possono portare a guasti catastrofici di motori a reazione, ponti e altre strutture vitali.
Ma non tutti i materiali si rompono sotto sollecitazioni ripetute: anche alcuni moderni polimeri Antico cemento romano È stato dimostrato che ripara le microfratture nel tempo.
Nel 2013, un team di ricercatori ha utilizzato modelli computerizzati per dimostrare che anche i minerali potrebbero essere in grado di eseguire il trucco della guarigione, ma non sono stati in grado di studiare i minerali alle scale esatte necessarie, quindi non hanno potuto ottenere alcuna prova reale.
Nel nuovo studio, pubblicato il 19 luglio sulla rivista naturaUtilizzando un dispositivo chiamato microscopio elettronico a trasmissione, gli scienziati hanno studiato come i pezzi di metallo di dimensioni nanometriche rispondono a stress ripetuti. Il dispositivo ha applicato pochissima forza – l’equivalente di calpestare la zampa di una zanzara – sotto forma di 200 piccoli rimorchiatori di metallo al secondo.
in due metalli, rame E PlatinoLe crepe sono apparse e sono cresciute su tutto il materiale. Ma dopo 40 minuti, i metalli si sono fusi di nuovo insieme, senza lasciare traccia di crepe.
Secondo Boyce, la spiegazione di questa miracolosa autoriparazione risiede in un processo chiamato “saldatura a freddo”.
“In breve, su scala nanometrica, le condizioni locali attorno alla punta della fessura fanno sì che i due lati della fessura si spingano l’uno contro l’altro”, ha detto Boyce. “Al contatto, le due parti si fondono insieme in un processo che i metallurgisti chiamano ‘saldatura a freddo’. Questo processo non sembra avvenire sempre, ma solo nei casi in cui le condizioni locali provocano il contatto delle ali”.
La fattibilità delle nuove osservazioni dei ricercatori rimane sconosciuta. In primo luogo, per osservare i processi di saldatura a freddo, gli scienziati hanno isolato i metalli all’interno di un vuoto in modo che non ci fosse atmosfera atomi interferito con l’apparecchiatura. Ciò significa che non sanno ancora se il processo funziona o meno solo nel vuoto.
Allo stesso modo, anche la gamma di potenziali metalli che possono autoripararsi è sconosciuta. Gli scienziati hanno osservato solo la saldatura a freddo in platino e rame, ma non è ancora chiaro se anche i metalli strutturali comunemente usati come l’acciaio eseguano questa impresa.
C’è anche il problema del dimensionamento. I minerali utilizzati erano piccoli e molto ordinati nelle loro strutture; Inoltre, non è noto se i macrominerali possano essere indotti a guarire.
Tuttavia, gli scienziati sono cautamente ottimisti sul fatto che la loro scoperta potrebbe portare a cambiamenti fondamentali nel modo in cui costruiamo e progettiamo strutture metalliche per la durabilità e potrebbe avere applicazioni nei voli spaziali, dove le particelle atmosferiche non sono un problema.
“In effetti, pensiamo che questo processo possa già verificarsi in una certa misura anche nei normali metalli e leghe che usiamo nella nostra vita quotidiana, almeno per le crepe sotterranee che non sono esposte all’ossigeno, e forse anche per le crepe superficiali”, ha detto Boyce. “Per ottenere il massimo da esso, tuttavia, possiamo iniziare a pensare in sezioni di materiali e progettare microstrutture”.
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