مواد فلزی می‌توانند مانند پوست انسان خودشان را ترمیم کنند!

محققان به صورت کاملاً اتفاقی متوجه ویژگی‌های عجیب و در عین حال بسیار کاربردی فلزات در مقیاس نانو شده‌اند. در چند آزمایش، مشخص شد که تعداد زیادی از مواد فلزی از جمله پلاتین، می‌توانند قابلیت خود ترمیمی داشته و ترک‌های ایجاد شده ناشی از فرایند خستگی را برطرف کنند.

طی سالیان گذشته، دانشمندان سخت در تلاش‌اند تا انواع ماده خود ترمیم شونده را تولید کرده و از مزایای این‌گونه مواد بهره‌مند شوند. در این راستا، از سرامیک تا پوشش‌های خود ترمیمی خودرو و حتی زیست پلاستیک‌ها تحت بررسی محققان قرار گرفته‌اند.

با این حال، اکنون دانشمندان یک قدم به جلو برداشته و سعی دارند یک نوع فلز با قابلیت ترمیم شوندگی تولید کنند که توانایی ترمیم ترک‌های ریز ناشی از خستگی و خط و خش خود را دارد.

به گزارش Zmescience، ایده تولید فلزهای خود ترمیم‌شونده زمانی مطرح شد که محققان به دنبال راهی برای رفع مشکل ترک‌های بزرگ ناشی از خستگی فلز در سازه‌های فلزی مانند پل‌ها و ساختمان‌های قدیمی در نقاط غیر قابل دسترس بودند. این‌گونه ترک‌ها معمولاً به مرور زمان افزایش یافته و در صورت عدم رسیدگی به آن، به فروپاشی و ریزش سازه فلزی منجر خواهد شد.

خستگی فلز یکی از پدیده‌های رایج محسوب می‌شود که در آن ترک‌های میکروسکوپی در فلز تحت فشار مکرر ایجاد می‌شود. این پدیده یکی از چالش‌های بسیار قدیمی مهندسی در جهان به شمار آمده و تا به امروز برای آن هیچ راهکاری ارائه نشده است.

یک تصادف حیرت‌انگیز

گرچه تا به امروز هیچ راهکاری برای جلوگیری از این‌گونه مشکلات وجود نداشت، اما محققان اخیراً متوجه یک ویژگی جالب در پلاتین شده‌اند که ممکن است در نهایت به تولید انواع فلز ترمیم شونده منجر شود.

برد بویس (Brad Boyce)، یکی از محققان دانشگاه A&M در تازه‌ترین آزمایش‌های خود متوجه تکه‌ای فلز پلاتین در مقیاس نانو شدند که قابلیت ترمیم خودش را دارد. این رویداد عجیب زمانی مشاهده شد که آقای بویس و همکارانش در حال مطالعه ترک‌های مختلف ناشی از خستگی در فلزات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بودند.

استفاده از تکنیک میکروسکوپ الکترونی باعث ایجاد ترک‌های بسیار کوچک در سطح فلز می‌شود، با این حال محققان پس از حدود ۴۰ دقیقه متوجه یک اتفاق غیرمنتظره و بازگشت فلز به حالت اولیه شدند.

آقای بویس در بخش‌هایی از صحبت‌های خود اظهار داشت:

کشف چنین پدیده‌ای در نگاه اولی بسیار خیره‌کننده و غیرمنتظره بود. چیزی که ما در این آزمایش‌ها تأیید کرده‌ایم آن است که فلزات توانایی ذاتی و طبیعی خود برای خود ترمیمی و التیام خودکار دارند، این ویژگی حداقل در مورد آسیب‌های ناشی از خستگی فلز در مقیاس نانو صدق می‌کند.

در همین رابطه بخوانید:

– ربات هوش مصنوعی چت جی پی تی (ChatGPT) چیست و چگونه کار می کند؟

– کشف یک ابررسانای شگفت‌ انگیز برپایه فلز رنیوم

قطعات فلزی مورد استفاده در این آزمایش‌ها تقریباً 40 نانومتر ضخامت و چند میکرومتر عرض داشتند. در حالی که روند بهبود و ترمیم شکستگی‌های ریز در پلاتین و مس مشاهده شد، شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان داد که این پدیده می‌تواند در فلزات دیگر نیز رخ دهد.

فلزات خود ترمیم شونده می‌توانند در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها انقلاب ایجاد کنند. با پیشرفت در این زمینه و کسب دستاوردهای بیشتر، ما شاهد جهانی خواهیم بود که در آن مواد فلزی می‌توانند نواقص خود را ترمیم کنند؛ به عنوان مثال خودروها و سازه‌های فلزی بزرگی که پس از یک حادثه می‌توانند به حالت عادی خود بازگردند.