В своем недавнем исследовании ученые сделали интересное открытие. Наблюдая через микроскоп за некоторыми металлами, эксперты заметили, что они спонтанно восстанавливают свои микротрещины. По словам специалистов, это открытие идет вразрез с некоторыми традиционными теориями.
Инженерный прорыв
Обнаруженное учеными явление, по их словам, при этом подтверждает лишь одну из теорий о металлах, предложенную в 2013 г. Как считают специалисты, зарастание металлов, наблюдаемое ими под микроскопом, может положить начало инженерной революции. Но пока это явление требует дополнительных исследований, которые помогут понять, как его можно применять на практике.
Явление самовосстановления металлов действительно может быть очень полезно человечеству. К примеру, используя это свойство, можно создать самовосстанавливающиеся двигатели, построить «вечные» мосты, сконструировать максимально безопасные самолеты и т. д.
Кто сделал открытие
Открыли явление самовосстановления металла ученые из Техасского университета и Sandia National Laboratories (США). Свои выводы эксперты представили в статье в научном журнале Nature. По словам ученых, в ходе исследования они выяснили, что у металлов есть естественная способность к самовосстановлению при усталостных повреждениях на наноуровне.
Усталостные повреждения
Как известно, усталостное повреждение часто становится причиной выхода из строя всевозможных машин. Представляют собой такие повреждения микроскопические трещины, появляющиеся в результате многократного напряжения или движения элементов конструкции и узлов механизмов. Со временем эти трещины начинают расширяться и распространяться. Так происходит до те пор, пока узел не сломается.
Из-за таких поломок компании вынуждены тратить огромные средства на ремонт. В некоторых же случаях отказ каких-либо металлических механизмов приводит к травмам или даже гибели людей. По словам экспертов, потери от поломок металлических изделий только в США превышают сотни миллиардов долларов ежегодно.
Как проходили исследования
Конечно же, самовосстанавливающиеся материалы сегодня существуют и широко используются в промышленности. Но в основном это искусственно разработанные пластмассы. Самовосстанавливающиеся же металлы до сих пор считались материалом из научной фантастики. Известно, что даже некоторые математические уравнения исключают возможность уменьшения трещин в металлах.
Такие уравнения были непреложными долгое время. Но в 2013 г. некоторые исследователи начали высказывать сомнения в отношении их правильности. К примеру, ученый Майкл Демкович из Массачусетского технологического института предложил в 2013 г. новую теорию, основанную на компьютерном моделировании. Согласно этой теории, в определенных условиях металлы должны быть способны «залечивать» образующиеся в них микротрещины.
Специально подтверждения выводов Майкла Демковича ученые не искали. Правильность его теории была подтверждена случайно. В ходе своего исследования ученые хотели выяснить, каким именно образом появляются и распространяются трещины в толще платины. Проводя эту работу, эксперты использовали специальный электронный микроскоп. В ходе эксперимента металл многократно растягивался и сжимался со скоростью 200 раз в минуту.
По словам ученых, примерно через 40 мин после начала эксперимента одна из образовавшихся трещин начала «вести» себя странно. Один ее конец вдруг зарос, как будто бы повреждения здесь никогда и не было. В последующем трещина начала распространяться в другом направлении.
По словам ученых, сделанное ими открытие станет настоящим прорывом в материаловедении. Как считают эксперты, проводившие эксперимент, в ближайшем будущем многие их коллеги, скорее всего, захотят проверить, какие еще необычные свойства, до сих пор неизвестные науке, могут иметь металлы.
