Fascinující objev: Prasklý kus kovu se během experimentu sám opravil

Vědecká komunita se už nějaký ten čas zabývá vytvářením materiálů, které jsou schopny se po poškození samovolně opravit, podobně jako to umí lidská kůže. Tento proces je možné pozorovat u keramiky, nátěru automobilů, nebo dokonce i u betonu či bioplastu. Pokud se ale zaměříme na kovy, samoregenerace se vždy jevila jako nemožná. Tedy alespoň doteď, jak píše Science Alert.

Nová éra?

K velkému překvapení vědce Brada Boyce ze Sandia National Laboratories a jeho kolegů z Texaské univerzity A&M se během jednoho z jejich pokusů kousek prasknuté platiny, zavěšené ve vakuu, sám zacelil. Ačkoliv se tento proces odehrál na úrovni nano rozměrů, konkrétně 40 nanometrů, mohl by v této oblasti znamenat revoluci.

„Očekávalo se, že trhliny v kovech se budou pouze zvětšovat, nikoliv zmenšovat“, říká Boyce, který je hlavním autorem nového výzkumu popisující toto převratné zjištění. „Dokonce i některé základní rovnice, které využíváme k vysvětlení růstu trhlin, vylučují možnost takových hojivých procesů.“

„Bylo naprosto ohromující to sledovat z první ruky. Potvrdili jsme, že kovy skutečně mají vlastní přirozenou schopnost se samy obnovovat, přinejmenším v případě únavového poškození v rámci nano rozměrů. Rozhodně jsme to nečekali,“ uvádí Boyce.

Jak to funguje, nikdo netuší

Pokud se vědcům podaří rozklíčovat a využít mechanismus, který se za touto samovolnou opravou skrývá, dost možná se může zásadně změnit způsob, jakým inženýři nahlíží na opotřebení a poškození způsobené opotřebením konstrukcí založených na bázi kovů.

Bylo naprosto ohromující to sledovat z první ruky. Potvrdili jsme, že kovy skutečně mají vlastní přirozenou schopnost se samy obnovovat, přinejmenším v případě únavového poškození v rámci nano rozměrů. Rozhodně jsme to nečekali.

Autoři výzkumu uvádějí, že zatím nejsou schopni identifikovat, co přesně samoregeneraci způsobilo. Stejně jako nelze s jistotou říct, že bude možné tyto poznatky promítnout do většího měřítka a dosáhnout tak využití v reálném světě. „Míra obecnosti těchto zjištění se s největší pravděpodobností stane předmětem mnohem rozsáhlejšího výzkumu,“ dodává Boyce v tiskové zprávě.

Ačkoliv je toto pozorování bezprecedentní, nebylo zcela neočekávané. Už v roce 2013 zpracoval vědec Michael Demkowicz z Texaské univerzity A&M studii, která tento druh nano hojení předpokládala. Podle Demkowiczova výzkumu by mělo být poháněno drobnými krystalickými zrny, nacházejícími se právě uvnitř kovů. Ty podle této teorie mají posouvat své hranice v reakci na namáhání a opotřebení.

Budoucí výzvy

Jedním ze slibných aspektů výzkumu je fakt, že k procesu automatického opravování došlo při pokojové teplotě. Jak je totiž známo, kovy obvykle vyžadují ke změně své podoby vysoké teploty. Tento pokus probíhal ve vakuu, dalším úkolem vědců proto bude zjistit, zdali stejný proces proběhne i u kovů, nacházejících se v obvyklém prostředí.

Autoři výzkumu uvádějí, že zatím nejsou schopni identifikovat, co přesně samoregeneraci způsobilo. Stejně jako nelze s jistotou říct, že bude možné tyto poznatky promítnout do většího měřítka a dosáhnout tak využití v reálném světě.

„Doufám, že tato pozorování podnítí výzkumníky k dalším úvahám o tom, že za správných podmínek lze u materiálů pozorovat procesy, které by nikdo z nás nepředpokládal,“ nechal se slyšet profesor Demkowicz. Demkowicz pomocí počítačové simulace potvrdil, že nová zjištění odpovídají těm, které on sám ve svých výzkumech před lety popsal.

Přestože je perspektiva samoregenerace kovů velice vzrušující, je třeba zohlednit i potenciální výzvy, jako jsou náklady na výrobu a ekologické dopady nových materiálů.

Tak jako tak, tento objev představuje v oblasti materiálového inženýrství oborský krok vpřed a otevírá dveře pro nové inovace a pokroky, které by mohly změnit způsob, jakým využíváme kovy v našem každodenním životě.