همواره تصور میشد که وضعیت سازههای فلزی ترک خورده، با گذر زمان بدتر میشود اما مطالعات جدید بر یک قطعه کوچک پلاتین، نشان می دهد که احتمالا این تصور درست نیست.
به گزارش تکناک، جامعه علمی در علم مواد، از سرامیکها تا پوششهای خودرو، بتن و حتی پلاستیکهای زیستی، به ساخت موادی پرداخته است که میتوانند با الهام از دندانهای ماهی مرکب، پس از آسیب دیدن، خود را ترمیم کنند. این خاصیت به عنوان خودترمیمی شناخته میشود. اما وقتی به موضوع فلزات میپردازیم، خودترمیمی به دلیل شکستگیهای کوچک که در طول زمان اتفاق میافتد. این ویژگی به عنوان آسیب خستگی شناخته میشود، هنوز مقداری مبهم است.
براد بویس، یک دانشمند از آزمایشگاه ملی ساندیا، می گوید: انتظار میرفت که ترکهای فلزات بزرگتر شوند، نه کوچکتر. حتی برخی از معادلات اساسی که برای توصیف رشد ترک استفاده می کنیم، امکان چنین فرآیندهای بهبودی را از بین می برد.
به همین دلیل است که بویس و همکارانش از دانشگاه A&M تگزاس وقتی دیدند یک قطعه پلاتین در مقیاس نانو پس از شکسته شدن خود را دوباره ترمیم می کند، شگفت زده شدند.
این تیم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی قطعه ای را 200 بار در ثانیه تحت نیروی کششی قرار میگرفت بررسی میکرد تا چگونگی ایجاد ترک در فلز را بیابد. در حالی که این آزمایش منجر به شکستگی در پلاتین شد، حدود 40 دقیقه پس از آزمایش، اتفاق غیرمنتظره رخ داد. بخش کوچکی از آسیب بدون هیچ گونه مداخله ای از سوی محققان به هم متصل شد، تقریباً به همان روشی که پوست انسان پس از بریدگی بهبود می یابد.
بویس که نویسنده اصلی مقاله ای است که این یافته را توصیف می کند، می گوید: مشاهده این اتفاق کاملاً خیره کننده بود. آنچه ما تایید کردهایم این است که فلزات توانایی ذاتی و طبیعی خود را دارند که حداقل در مورد آسیب خستگی در مقیاس نانو، خودشان را التیام دهند.
این یافته محققان را به این باور سوق داد که اگر مکانیسم ترمیم خودکار فلزات قابل درک و مهار باشد، می تواند روش های طراحی که مهندسان برای جلو گیری از شکستگی های ناشی از تنش های خستگی در سازه های فلزی اعمال میکنند را تغییر دهد.
البته، محققان به سرعت به این نکته اشاره میکنند که نه تنها کاملاً درک نمیکنند که چگونه پلاتین بهصورت سرد به یکدیگر جوش داده، بلکه کشف آنها در مقیاس نانو در خلاء اتفاق افتاده است، بنابراین نمیتوان گفت که آیا این یافتهها به ساختارهای مقیاس بزرگتر در دنیای واقعی بسط داده میشود یا خیر؟
بویس افزود: قابل تعمیم بودن این یافتهها احتمالاً موضوع تحقیقات گستردهای خواهد بود.
مایکل دمکوویچ، پروفسور A&M تگزاس که پتانسیل خود ترمیمی فلزات را در سال 2013 نظریه پردازی کرد، گفت: امید من این است که این یافته محققان مواد را تشویق کند تا در نظر بگیرند که مواد در شرایط مناسب، می توانند کارهایی را انجام دهند که هرگز انتظارش را نداشتیم.
پس از اینکه بویس از یافتههای جدید مطلع شد، دمکوویچ یک شبیهسازی مدل کامپیوتری از یافتهها را اجرا کرد و تأیید کرد که این یافتهها با نتایج 20 سال پیش او مطابقت دارند.
