پژوهشگران برای اولین بار شاهد قابلیت خودترمیمی در یک قطعه فلز شدند که مانند پوست انسان خود را التیام میبخشد.
به گفته دانشمندان فلزات توانایی ذاتی و طبیعی خود را در مورد آسیب فرسودگی در مقیاس نانو برای التیام خود دارند.
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 گروه در تلاش بود تا با استفاده از روش میکروسکوپ الکترونی و کشیدن این قطعه پلاتین به اندازه ۲۰۰ بار در ثانیه، چگونگی ایجاد شکاف و ترک در فلزات 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.
این یافته پژوهشگران را بر آن داشت تا به این باور برسند که اگر سازوکار 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.
مایکل دمکوویچ استاد دانشگاه A&M تگزاس که ظرفیت خود ترمیمی فلزات را نظریهپردازی کرده است، 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.
نتایج این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.