Самовосстанавливающийся металл: новый шаг в инженерии будущего

Брэд Бойс, материаловед из Sandia National Laboratories, и его коллеги из Техасского университета A&M стали свидетелями удивительного явления: куски металла трескаются, а затем снова сплавляются без вмешательства человека. Это открытие может привести к инженерной революции, где самовосстанавливающиеся мосты, двигатели и самолеты смогут устранять повреждения, вызванные износом, и станут более безопасными и долговечными.

Усталостное повреждение является одной из основных причин износа и поломок машин. Повторяющиеся нагрузки или движения со временем приводят к появлению и росту микроскопических трещин, которые в конечном итоге приводят к полному выходу устройства из строя. Исследователи обнаружили, что крошечные трещины на наноуровне могут исчезать и самостоятельно залечиваться.

«От паяных соединений в наших электронных устройствах до двигателей наших автомобилей и мостов, по которым мы проезжаем, эти конструкции часто непредсказуемо выходят из строя из-за циклической нагрузки, которая приводит к возникновению трещин и, в конечном итоге, разрушению», — объясняет Бойс. Экономические последствия таких поломок оцениваются в сотни миллиардов долларов ежегодно для США.

Ранее самовосстанавливающиеся материалы были созданы учеными, но в основном это были пластмассы. Самовосстанавливающийся металл считался невозможным. Однако в 2013 году Майкл Демкович, профессор Техасского университета A&M, предложил теорию о возможности самовосстановления металлов при определенных условиях.

Теперь ученые из Sandia National Laboratories подтвердили эту гипотезу. Они исследовали, как образуются и распространяются трещины в наноразмерном куске платины с помощью специальной техники электронного микроскопа. Оказалось, что после многократного натяжения и растяжения металла, трещина в одном месте внезапно изменила направление и один конец трещины сросся, как будто повторяя свои шаги, не оставив следов предыдущего повреждения. После этого трещина начала расти в другом направлении.

Это открытие открывает новые возможности в инженерии. Самовосстанавливающийся металл может быть использован для создания более прочных и долговечных конструкций, которые смогут устранять повреждения, вызванные износом. Это позволит снизить затраты на замену и ремонт, а также повысить безопасность и надежность машин и сооружений.

«Мы только начинаем понимать потенциал самовосстанавливающегося металла», — говорит Бойс. «Это открытие может привести к новым технологиям и инновациям, которые изменят нашу жизнь».