فلز شگفت‌انگیز که مثل پوست ترمیم می‌شود!

پژوهشگران در کمال تعجب برای اولین بار نظاره‌گر قابلیت خودترمیمی در یک قطعه فلز شده‌اند که مانند پوست انسان قادر است خود را التیام بخشد.

کد خبر: ۶۳۷۳۸۴

تاریخ: ۰۱ مرداد ۱۴۰۲ - ۱۴:۰۵

مدت‌ها تصور می‌شد که وقتی یک سازه فلزی مانند پل یا یک موتور دچار ترک می‌شود، وضعش با گذشت زمان بدتر می‌شود. اما بر اساس آنچه پژوهشگران به تازگی در یک قطعه کوچک پلاتین مشاهده کرده‌اند، می‌تواند لزوما اینطور نباشد.

از سرامیک‌ها گرفته تا پوشش‌های خودرو و بتن و حتی پلاستیک‌های زیستی با الهام از دندان‌های ماهی مرکب، جامعه علمی همواره مشغول ابداع و ایجاد موادی بوده است که بتوانند پس از آسیب، در خاصیتی که به عنوان خوددرمانی شناخته می‌شود، خود را ترمیم کنند.

اما وقتی صحبت از فلزات به میان می‌آید، خود ترمیمی ناشی از شکستگی‌های کوچک که بر اثر گذر زمان رخ می‌دهد و به عنوان «آسیب فرسودگی» شناخته می‌شود، مبهم باقی مانده است.

برد بویس، دانشمند آزمایشگاه ملی ساندیا می‌گوید: حتی برخی از معادلات اساسی که برای توصیف رشد ترک استفاده می‌کنیم، امکان چنین فرآیندهای بهبودی را از بین می‌برند.

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 ترمیم می‌کند، شگفت زده شدند.

این تیم در تلاش بود تا با استفاده از تکنیک میکروسکوپ الکترونی و کشیدن این قطعه پلاتین به اندازه ۲۰۰ بار در ثانیه، چگونگی ایجاد شکاف و ترک در فلز را بررسی کند. در حالی که این کار منجر به ایجاد ترک در پلاتین شد، حدود ۴۰ دقیقه پس از آزمایش، اتفاق غیر منتظره‌ای رخ داد.

پژوهشگران مشاهده کردند که بخش کوچکی از این آسیب بدون هیچ گونه مداخله‌ای از سوی آنها، تقریباً به همان روشی که پوست انسان پس از بریدگی بهبود می‌یابد، دوباره به هم متصل شد.

بویس که نویسنده اصلی مقاله‌ای است که این یافته را توصیف می‌کند، می‌گوید: تماشای این اتفاق کاملاً خیره کننده بود. چیزی که ما تایید می‌کنیم این است که فلزات توانایی ذاتی و طبیعی خود را حداقل در مورد آسیب فرسودگی در مقیاس نانو برای التیام خود دارند.

این یافته پژوهشگران را بر آن داشته تا به این باور برسند که اگر مکانیسم پشت این ترمیم خود به خودی قابل درک و مهار باشد، می‌تواند تحولی اساسی برای مهندسانی رقم بزند که شکستگی‌ها و ترک‌های ناشی از فشار و سایش و فرسودگی و پارگی در سازه‌های فلزی ذهن‌شان را در هنگام طراحی مشغول می‌کند.

البته پژوهشگران همچنین به این نکته اشاره می‌کنند که نه تنها هنوز کاملاً درک نکرده‌اند که چگونه پلاتین خود را ترمیم کرده، بلکه کشف آن‌ها در مقیاس نانو در محیط خلاء انجام شده است. بنابراین نمی‌توان گفت که این یافته‌ها به ساختارهای مقیاس بزرگ‌تر در دنیای واقعی قابل تعمیم هستند یا خیر.

بویس می‌گوید: قابلیت تعمیم این یافته‌ها احتمالاً موضوع تحقیقات گسترده‌ای خواهد بود.

مایکل دمکوویچ استاد دانشگاه A&M تگزاس که پتانسیل خود ترمیمی فلزات را در سال ۲۰۱۳ نظریه‌پردازی کرد، می‌گوید: امیدوارم این یافته، پژوهشگران مواد را تشویق کند که در نظر بگیرند که مواد در شرایط مناسب می‌توانند کارهایی را انجام دهند که هرگز انتظارش را نداشته‌ایم.