科学者たちは、金属がひび割れた後に自ら修復することを初めて発見した。この観察は、自己修復可能な構造物やロボットを作成する道を開く可能性がある。
しかし、上昇が心配な方のために ターミネーターのロボットはリアルです してはいけないこと: 新たに発見されたメカニズムは、少なくとも現時点では、少数の鉱物と信じられないほど小さなスケールでのみ機能します。
「もちろん、製品エンジニアがこれらの発見を意図的な工学的アプローチに変換して、構造用途で自動的に自己修復する金属を作成したいと考えている業界はたくさんあります」と筆頭著者は述べた。 ブラッド・ボイスニューメキシコ州アルバカーキにあるサンディア国立研究所の材料科学者はLive Scienceに語った。 「自己修復金属は、航空機の翼から自動車のサスペンションシステムに至るまで、幅広い用途に役立ちます。」
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科学者たちはこれまで、金属は自己修復できないと考えていたが、ナノメートルサイズのプラチナと銅の破片を研究していた科学者が偶然にもなした新たな発見により、その結論は覆された。
金属は応力や繰り返しの動きによって損傷し、微細な亀裂のネットワークが成長し、ジェット エンジン、橋、その他の重要な構造物の壊滅的な故障につながる可能性があります。
しかし、すべての材料が繰り返しの応力で壊れるわけではありません。最新のポリマーの中には、 古代ローマのコンクリート 時間の経過とともに微小亀裂を修復することが示されています。
2013年、研究チームはコンピューターモデルを使用して、鉱物にも治癒のトリックを実行できる可能性があることを示しましたが、必要な正確なスケールで鉱物を研究することができなかったため、実際の証拠を得ることができませんでした。
7月19日にジャーナルに掲載された新しい研究では 自然科学者らは、透過型電子顕微鏡と呼ばれる装置を使用して、ナノサイズの金属片が繰り返しの応力にどのように反応するかを調査した。 この装置は、毎秒 200 個の小さな金属製の引っ張りの力で、蚊の足を踏むのと同じくらいの非常に小さな力を加えました。
2つの金属で、 銅 と 白金材料全体に亀裂が発生し、成長しました。 しかし40分後、金属は再び融合し、亀裂の痕跡は残らなかった。
ボイス氏によると、この奇跡的な自己修復の説明は「冷間圧接」と呼ばれるプロセスにあります。
「要するに、ナノスケールでは、亀裂の先端周囲の局所的な状況により、亀裂の両側が互いに押し付けられるのです」とボイス氏は述べた。 「接触すると、冶金学者が『冷間溶接』と呼ぶプロセスで両面が融合します。このプロセスは常に起こるわけではなく、局所的な条件により翼が接触する場合にのみ発生します。」
研究者らの新たな観察の実現可能性は依然として不明である。 まず、冷間溶接プロセスを観察するために、科学者たちは金属を真空中で隔離し、空気が存在しないようにしました。 原子 機器に干渉しました。 これは、このプロセスが真空中でのみ機能するかどうかはまだわかっていないことを意味します。
同様に、自己修復できる可能性のある金属の範囲も不明です。 科学者たちは、プラチナと銅の冷間溶接のみを観察していますが、鋼などの一般的に使用される構造用金属もこの偉業を達成できるかどうかはまだ明らかではありません。
サイズの問題もあります。 使用された鉱物は小さく、構造が高度に規則正しいものでした。 また、多量ミネラルが治癒を促すことができるかどうかも不明です。
しかし、科学者たちは、この発見が耐久性を高めるために金属構造を構築および設計する方法に根本的な変化をもたらす可能性があり、大気中の粒子が問題にならない宇宙飛行にも応用できる可能性があると、慎重ながらも楽観視している。
「実際、このプロセスは、私たちが日常生活で使用する通常の金属や合金でもある程度すでに発生している可能性があると考えています。少なくとも酸素にさらされていない表面下の亀裂、そしておそらくは表面の亀裂についても同様です」とボイス氏は述べた。 「しかし、それを最大限に活用するには、材料のセクションに分けて考え、微細構造を設計することから始めることができます。」
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