Materiał, który naprawia się na złość

Naukowcy z MIT dokonali odkrycia, które podważa wszelkie zasady zdrowego rozsądku. Wykazali, że w pewnych warunkach, pęknięty kawałek metalu poddany na prężeniom rozciągającym samoistnie się naprawia.

Ta ciekawa własność ukazała się oczom badaczy przez przypadek – podczas badania właściwości niklu, wykorzystywanego w różnych stopach stali. Podczas badania szczelina pomiędzy kawałkami materiału, podczas jego rozciągania zniknęła, a materiał na powrót stał się jednolity. Badacze od razu zadali sobie pytanie, co spowodowało takie dziwne zachowanie.

Skonstruowali na własne potrzeby komputerowy model mikrostruktury badanego materiału i przeanalizowali procesy zachodzące w niej w różnych warunkach. Odkryli, że zachowanie materiału zależy od reakcji granicy ziarna na pęknięcia w strukturze krystalicznej, obecnej w większości metali.

Naprawa metalu wiąże się z rozprzestrzenianiem się granic bliskich sobie ziaren pod wpływem naprężenia. Warunkiem koniecznym jest to, aby granica ta rozciągała się zaledwie częściowo wzdłuż ziarna. Taki defekt liniowy posiada intensywne pole naprężeń, które jest bezpośrednią przyczyną takiej reakcji.

Badacze z MIT otworzyli nowy rozdział w wiedzy o materiałach samonaprawiających się. Odkrycie pozwoli opracować nowe struktury samonaprawiających się metali, które mogłyby dołączyć do swoich kompozytowych odpowiedników. Poniższy film pokazuje symulację badania przeprowadzonego przez naukowców.

(rr)