Mikroskopska pukotina je izrasla u veoma malom komadu platine kada se stavi pod ponavljajuće istezanje. Eksperiment, osmišljen da proučava rast pukotina od zamora, nastavio se kako je bilo predviđeno neko vreme pre nego što se dogodilo nešto neočekivano. Pukotina je prestala da raste i umesto toga je počela da se skraćuje, efikasno se „leči“.
Grupa istraživača iz Nacionalne laboratorije Sandia napravila je ovo iznenađujuće zapažanje dok je sprovodila eksperimente loma na nanokristalnim metalima. Nalazi su nedavno objavljeni u časopisu Nature.
Bilo bi razumno misliti, pre ovog otkrića, da je metal koji se samoizleči bio nešto što se moglo naći samo u naučnoj fantastici. Dr Michael Demkovicz, profesor na odeljenju za materijale i inženjering Univerziteta Teksas A&M i koautor nedavne studije, nije imao takve pretpostavke.
Pre deset godina, dok su bili docent na odeljenju za materijale i inženjerstvo Masačusetskog instituta za tehnologiju, Demkovicz i njegov student su predvideli samozalečenje metala.
„Nismo nameravali da pronađemo zarastanje. Moj učenik Guokiang Ksu je radio simulacije preloma“, rekao je Demkovicz. „Slučajno smo primetili spontano zarastanje u jednoj od njegovih simulacija i odlučili da nastavimo.“
Tada, baš kao i sada, rezultati u 2013. su bili iznenađujući. Demkovicz je dodao da su on, njegov učenik i njegove kolege pomalo skeptični prema originalnoj teoriji. Međutim, njegovi simulacioni modeli bi videli mnoge reprodukcije i proširenja od strane drugih istraživača u godinama koje dolaze.
„Postalo je jasno da simulacije nisu bile pogrešne jer su i drugi videli isti efekat u svom radu na modeliranju“, rekao je Demkovicz. „Međutim, eksperimenti su do sada bili van domašaja.“
I modeli iz 2013. i nedavni eksperiment koristili su nanokristalne metale koji imaju kristalnu strukturu, ili veličinu zrna, merenu na nanoskali. Iako se ne koristi široko u inženjerskim aplikacijama, većina metala se može napraviti u ovom obliku, kaže Demkovicz.
On je dalje objasnio da nanokristalni metali olakšavaju proučavanje samoizlečenja jer njihova mala veličina zrna omogućava više mikrostrukturnih karakteristika sa kojima čak i male pukotine mogu da komuniciraju.
Obe studije su otkrile da jedna takva karakteristika, granice zrna, mogu uticati na zarastanje pukotine u zavisnosti od smera granične migracije u odnosu na pukotinu. Demkovicz je dodao da su ove karakteristike uobičajene u mnogim metalima i legurama i da se njima može manipulisati.
„Glavni uticaj sadašnjeg rada je da se originalno teorijsko predviđanje pomeri ’sa crteža‘ i pokaže da se ono dešava u stvarnosti“, rekao je Demkovicz. „Još uvek nismo počeli da optimizujemo mikrostrukture za samoizlečenje. Pronalaženje najboljih izmena za promovisanje samoizlečenja je izazovan zadatak za budući rad.“
Potencijalne primene ovog dela mogu se veoma razlikovati. Demkovicz sugeriše da bi samoizlečenje moglo biti moguće u konvencionalnim metalima sa većom veličinom zrna, ali će biti potrebna buduća istraživanja.
Jedan uslov zajednički i za teoriju iz 2013. i za nedavni eksperiment je da su oba sprovedena u vakuumskim okruženjima, bez stranih materija. Takva spoljašnja materija bi mogla da ometa sposobnost površina pukotina da se ponovo povežu ili zavare na hladno. Čak i sa ovim ograničenjem, još uvek bi mogle biti moguće primene za svemirsku tehnologiju ili unutrašnje pukotine koje nisu izložene spoljašnjem vazduhu.
Deceniju u nastajanju, Demkoviczova teorija je isplatila dividende u eksperimentu Sandia National Laboratories. Za trenutnu studiju, Demkovicz je bio u mogućnosti da potvrdi da se nedavno posmatrani fenomen poklapa sa njegovim originalnim simulacionim modelima.
„To je neverovatan eksperiment. Međutim, mislim da je to i velika pobeda za teoriju,“ rekao je Demkovicz. „Složenost materijala često otežava pouzdano predviđanje novih pojava. Ovaj nalaz mi daje nadu da su naši teorijski modeli ponašanja materijala na pravom putu.“
