A Sandia National Laboratories és a Texas A&M Egyetem csapata a fém rugalmasságát tesztelte éppen speciális transzmissziós elektronmikroszkópos technikával, aminek során másodpercenként 200-szor húzták a fém végeit. A különös “öngyógyulást” ezt követően egy 40 nanométer vastag, vákuumban felfüggesztett platinadarabban figyelték meg.

A fent leírt feszültség okozta repedéseket fáradási károsodásnak nevezzük: ez az ismétlődő feszültség és mozgás, amely mikroszkopikus töréseket okoz, végül a gépek vagy szerkezetek tönkremenetelével jár. Mindez önmagában tehát nem lett volna meglepő, azonban körülbelül 40 percnyi megfigyelés után a platinában lévő repedés elkezdett újra összeolvadni – számol be róla a Science Alert. Mint Brad Boyce anyagtudós, a Sandia National Laboratories munkatársa nyilatkozott:

"Teljesen lenyűgöző volt ezt első kézből megfigyelni. Biztosan nem kerestünk ilyesmit. Megerősítettük, hogy a fémeknek megvan a maguk belső, természetes képessége arra, hogy meggyógyuljanak, legalábbis a nanoméretű kifáradás okozta károsodások esetén."

A felfedezés jelentős előrelépés lehet az anyagtudományban, és a lehetséges alkalmazások hihetetlenek: hidak, amelyek automatikusan kijavítják a saját repedéseiket, motorok, amelyek nem használódnak el, mert megjavítják magukat, vagy okostelefonok, amelyek begyógyítják a horpadásokat és karcolásokat. Az ilyen fejlesztések forradalmasíthatják a különböző iparágakat, csökkentve a karbantartási költségeket és meghosszabbíthatják az anyagok és eszközök élettartamát.

Habár a mostani megfigyelés precedens nélküli, de nem teljesen váratlan: az öngyógyító fémek fogalmát először Michael Demkowicz, a Texas A&M Egyetem anyagtudósa által 2013-ban végzett tanulmány ugyanis már megjósolta. Demkowicz elmélete szerint a fémekben lévő nanorepedések begyógyulhatnak, mivel az anyag belsejében lévő apró kristályos szemcsék a stressz hatására megváltoztatják a határaikat. Egy közelmúltban végzett tanulmány, amelyben Demkowicz is részt vett, tehát igazolja és kibővíti ezt az évtizedes elméletet azáltal, hogy frissített számítógépes modelleket használ a most megfigyelt öngyógyító viselkedés leírásához.

A megfigyelt “öngyógyító viselkedésnek” egy lehetséges magyarázata a hideghegesztés, ami egy olyan folyamat, amely környezeti hőmérsékleten mehet végbe, amikor is a fémfelületeket elég közel hozzák egymáshoz ahhoz, hogy atomjaik kötődjenek. Olyan környezetben, mint a vákuum, ahol nincsenek vékony levegőrétegek vagy szennyeződések, amelyek megzavarhatják ezt a folyamatot az érintkező rétegek között, a tiszta fémfelszínek szó szerint összetapadhatnak a hideg hegesztés útján.

Ennek a kutatásnak az egyik legígéretesebb aspektusa, hogy az öngyógyító folyamat szobahőmérsékleten megy végbe. Normális esetben a fémeknek nagy hőigényük van ahhoz, hogy jelentős változáson menjenek keresztül, de ebben az esetben a kísérletet vákuumban végezték, ami lehetővé tette az öngyógyulást anélkül, hogy túlzott hőre lett volna szükség. A kutatók következő lépése annak vizsgálata lesz, hogy ez az öngyógyító folyamat a hagyományos fémekben is előfordul-e tipikus környezeti feltételek mellett.

(A cikkhez használt kép illusztráció, forrása: Pixabay/Dbooy)