实验中破裂的金属片自我修复，令科学家震惊

将此归类为“这不应该发生！”。在一项实验中，科学家观察到金属自我修复。如果可以完全理解和控制这一过程，我们可能将迎来一个全新的工程时代。

在去年发表的一项研究中，桑迪亚国家实验室和德克萨斯农工大学的团队使用专门的传输装置测试了金属的弹性电子显微镜每秒拉动金属末端 200 次的技术。

随后，他们观察了悬浮在真空中、厚度为 40 纳米的铂片在超小尺度上的自修复现象。

上述应变引起的裂纹被称为疲劳损伤：重复的应力和运动会导致微观断裂，最终导致机器或结构损坏。

令人惊奇的是，经过大约 40 分钟的观察，铂金上的裂纹开始重新融合并自行修复，然后又朝不同的方向发展。

“亲眼目睹这一幕真是太震撼了。”说研究结果公布时，桑迪亚国家实验室的材料科学家布拉德·博伊斯。

“我们当然不是在寻找它。我们已经证实的是，金属具有自身固有的、自然的自愈能力，至少在纳米级疲劳损伤的情况下是如此。”

这些都是确切的情况，我们还不知道这种情况是如何发生的，或者我们如何利用它。然而，如果你考虑一下修复一切所需的成本和努力从桥梁从发动机到手机，自修复金属能够带来多大的变化尚不可知。

虽然这一观察是史无前例的，但并不完全出乎意料。2013 年，德克萨斯农工大学材料科学家 Michael Demkowicz 进行了一项研究预测这种纳米裂纹修复是可能发生的，这是由金属内部微小晶粒的边界转移所驱动的应对压力。

Demkowicz 也参与了这项研究，使用更新的计算机模型证明他十年前提出的有关金属在纳米尺度上自愈行为的理论与目前发生的情况相符。

自动修复过程在室温下发生是这项研究的另一个有希望的方面。金属通常需要非常热来改变其形态，但实验是在真空中进行的；在典型环境下，传统金属中是否会发生相同的过程还有待观察。

可能的解释涉及一个称为冷焊这种现象在环境温度下发生，当金属表面足够接近以至于各自的原子相互缠绕时。

通常情况下，薄层空气或污染物会干扰这一过程；在太空真空等环境中，纯金属会被迫靠得足够近，以至于真正粘在一起。

“我希望这一发现能够鼓励材料研究人员考虑，在适当的情况下，材料可以做到我们从未预料到的事情。”说德姆科维奇。

该研究发表于自然。

本文的早期版本于 2023 年 7 月发布。