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美国科学家惊喜发现,金属可以自我修复

2023-7-20 未解之谜网

当建筑、桥梁或发动机等金属结构出现裂纹时,通常都会被认为是不可逆的,且随着时间流逝,裂缝还会扩大。但根据美国研究人员观察铂(白金)后的发现,情况可能并非如此。

科学界一直在寻找或创造能够自修复的材料,像我们的伤口一样,最终仍会复原,从陶瓷、混凝土,甚至是受鱿鱼牙齿启发的生物塑胶,各式各样的研究出炉,但过去材料都尚未跨足到金属,对于金属来说,时间流逝或是使用造成的微小裂纹(称为疲劳损伤),仍难实现自我修复。

美国桑迪亚国家实验室的科学家 Brad Boyce 表示,金属若产生裂纹,那只会变得愈来愈大,缝隙从不会缩小,以裂纹扩展的原理来看,基本上也排除自修复的可能性。

可团队发现特例,他们在阴错阳差之下观察到一块纳米级白金在断裂后自行修复。

原本团队使用电子显微镜来研究金属如何产生裂纹,每秒拉扯白金材料 200 次,虽说最终白金断裂,但实验进行 40 分钟后,他们发现在没有任何人干扰下,金属小小损伤自行修复,就像皮肤割伤后愈合一样。

Boyce 表示,我们已经证实,金属具有根本上、自然的自我修复能力,成功在纳米级疲劳损伤观察到。因此团队相信,如果能够理解自修复背后的机制,善加利用后可能会改变工程设计师应对金属结构磨损引起的应力断裂方式。

但研究人员也指出,他们也不太懂白金如何将自己“冷焊(cold welded)”在一起,而且他们的发现是在真空中的纳米尺度上进行,无法判断这个发现能否套用到其他环境条件。Boyce表示,之后适用范围可能是重要的研究主题。

德州农工大学教授 Michael Demkowicz 曾在 2013 年提出金属自我修复潜力的理论,表示希望这发现能够鼓励材料研究人员探索,在适当情况下,材料会发生我们从未预料到的事情。

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