令科学家震惊的实验中破裂的金属片会自行愈合

将其归档在“这不应该发生！”下：科学家观察到金属能够自我愈合，这是以前从未见过的。 如果这个过程能够被完全理解和控制，我们可能就处于一个全新的工程时代的开始。

在 7 月发表的一项研究中，桑迪亚国家实验室和德克萨斯农工大学的一个团队正在使用专门的传输装置测试金属的弹性电子显微镜每秒拉动金属末端 200 次的技术。

然后，他们在真空中悬浮的 40 纳米厚的铂片中观察了超小尺度的自我修复。

由上述应变引起的裂纹称为疲劳损伤：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。

令人惊讶的是，经过大约 40 分钟的观察，铂金上的裂缝开始融合在一起并自行修复，然后又开始向不同的方向发展。

“亲眼目睹这绝对令人惊叹，”说结果公布时，桑迪亚国家实验室的材料科学家布拉德·博伊斯 (Brad Boyce) 发表了讲话。

“我们当然不是在寻找它。我们已经证实的是，金属具有其固有的、自然的自我修复能力，至少在纳米级疲劳损伤的情况下是这样。”

这些都是确切的条件，我们还不知道这是如何发生的或者我们如何使用它。 但是，如果您考虑修复所有东西所需的成本和精力从引擎到手机，没有人知道自愈金属能产生多大的影响。

虽然这一观察是前所未有的，但也并非完全出乎意料。 2013 年，德克萨斯 A&M 大学材料科学家 Michael Demkowicz 进行了一项研究预测这种纳米裂纹愈合可能会发生，这是由金属内部的微小晶粒驱动的，本质上改变了它们的边界应对压力。

Demkowicz 也参与了这项最新研究，使用更新的计算机模型证明他十年前关于金属在纳米尺度上的自愈行为的理论与这里发生的情况相符。

自动修复过程在室温下发生是该研究的另一个有希望的方面。 金属通常需要很多热量改变其形式，但实验是在真空中进行的； 在典型环境中，传统金属是否会发生相同的过程还有待观察。

一个可能的解释涉及一个称为冷焊，当金属表面足够接近以使其各自的原子缠结在一起时，在环境温度下就会发生这种情况。

通常，薄层空气或污染物会干扰该过程； 在太空真空等环境中，纯金属可以被强制紧密地结合在一起，从而真正粘在一起。

“我希望这一发现能够鼓励材料研究人员考虑到，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。