Электронный микроскоп, сканирующий 200 раз в секунду пластину платины в вакууме, обнаружил, что трещины в металле после деформации затягиваются сами собой без какого-либо внешнего воздействия на металл. Это открытие шокировало ученых, поскольку ранее оно не наблюдалось. Если удастся воспроизвести процесс заживления трещин в воздухе, это изменит наш мир, поскольку усталость металла означает аварии и бесконечные ремонты.
Открытие было сделано группой ученых из Сандийской национальной лаборатории и Техасского университета A&M. Они проверяли устойчивость металлов к деформирующим нагрузкам – одной из распространенных причин усталости металла, когда под действием деформирующих нагрузок металл трескается и в конце концов разрушается. В данном случае кусочек платины толщиной 40 нанометров был подвешен в вакууме и непрерывно наблюдался в просвечивающий электронный микроскоп с частотой 200 сканирований в секунду.
Примерно через 40 минут наблюдения трещины в платине, к удивлению ученых, начали сливаться, уплотняться, а затем расходиться в разные стороны.
“Было совершенно удивительно наблюдать это. Мы, конечно, не ожидали этого. Мы подтвердили, что металлы обладают естественной способностью к самовосстановлению, по крайней мере, в случае наноразмерных усталостных повреждений”, – сказал один из авторов исследования, опубликованного в журнале Nature.
В принципе, уже давно используется так называемая холодная сварка, но она требует давления, трения или удара. В данном случае материал с трещинами плавится сам по себе на уровне решетки, без давления и плавления. Возможно, это связано с тем, что образец находится в вакууме, и ничто не загрязняет края трещины и не мешает атомам металла сблизиться до того, как они начнут слипаться.
Ученые намерены повторить эксперимент на воздухе и оценить, при каких масштабах продолжается процесс “заживления”. Возможно, ученые смогут найти условия, при которых металл сможет заживлять трещины самостоятельно или с минимальным воздействием на его внешний вид. По крайней мере, пока.
Красным показано направление деформации, а зелёным — зажившая трещина.
