Buzz
Dưới những điều kiện nhất định, một số kim loại có thể hợp nhất lại với nhau và lấp đầy các vết nứt trên bề mặt vật liệu
Bạn có thể nghĩ rằng việc kim loại tự phục hồi chỉ xuất hiện trong phim khoa học viễn tưởng, nhưng hiện nay, điều này đã trở thành hiện thực.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, các nhà khoa học đã thành công trong việc chứng minh tính tự phục hồi của một số loại kim loại, mở ra các ứng dụng sáng tạo trong tương lai.
Hiện tượng mỏi kim loại, là sự phát triển của các vết nứt nhỏ trong kim loại khi chịu sự căng thẳng lặp đi lặp lại, đang là một thách thức lớn trong ngành kỹ thuật.
Các nhà nghiên cứu do Brad Boyce dẫn đầu đã phát hiện rằng các vết nứt trên bề mặt kim loại có thể tự sửa chữa mà không cần sự can thiệp từ con người.
Bằng cách sử dụng các miếng kim loại nhỏ làm từ bạch kim và đồng nguyên chất, các nhà nghiên cứu đã kéo vật liệu từ hai bên với tốc độ kinh ngạc là 200 lần mỗi giây. Sau khoảng 40 phút thí nghiệm, các mảnh kim loại tự hợp nhất lại với nhau.
Boyce nói: 'Điều này thực sự kỳ diệu khi được chứng kiến trực tiếp. Những gì chúng tôi đã xác nhận là khả năng tự 'chữa lành' của kim loại, ít nhất là ở cấp độ nano, là điều rất đáng kinh ngạc'.
Quá trình này được gọi là hàn lạnh, xảy ra ở cấp độ nano, nơi mắt người không thể nhìn thấy. Hàn lạnh xảy ra khi hai miếng kim loại kết hợp với nhau, tạo ra các liên kết nguyên tử thú vị, tạo điều kiện cho quá trình tự sửa chữa.
Nói một cách đơn giản, quá trình này cho phép hàn kim loại mà không cần sử dụng nhiệt độ cao. Nhưng giờ đây, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng điều này có thể xảy ra tự nhiên mà không cần chuẩn bị kỹ lưỡng, mở ra một thế giới ứng dụng mới.
Các mảnh kim loại được sử dụng trong thí nghiệm có độ dày khoảng 40 nanomet và chiều rộng vài micromet. Mặc dù thí nghiệm được thực hiện trên bạch kim và đồng, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng hiện tượng này cũng có thể xảy ra trên các kim loại khác, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng mới.
Ví dụ, kỹ sư có thể thiết kế các cây cầu hoặc cơ sở hạ tầng nhạy cảm để tạo điều kiện cho quá trình hàn nguội tự phát, giúp tăng tuổi thọ đáng kể của chúng. Ngoài ra, hiểu biết mới này có thể làm rõ sự thất bại do mỏi trong các cấu trúc hiện có.
Trước đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu về vật liệu tự phục hồi, chủ yếu tập trung vào nhựa. Tuy nhiên, giáo sư Michael Demkowicz từ Đại học Texas A&M đã nhìn thấy tiềm năng tự phục hồi của kim loại từ một thập kỷ trước. Với nghiên cứu thành công này, những dự đoán của ông đã trở thành hiện thực.
Demkowicz nói: 'Hy vọng của tôi là phát hiện này sẽ khuyến khích các nhà nghiên cứu vật liệu xem xét khả năng vật liệu có thể làm những điều không ngờ tới trong những trường hợp thích hợp'.
Mặc dù vẫn còn sớm để thấy các ứng dụng cụ thể, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng trong thập kỷ tới, chúng ta có thể chứng kiến sự sử dụng rộng rãi các kim loại tự phục hồi trong thực tế. Điều này mở ra một thế giới mới với vật liệu có khả năng tự chữa lành, tương tự như các mô hữu cơ như da người, mặc dù không giống như robot biến hình như trong khoa học viễn tưởng.
Mặc dù các thí nghiệm được thực hiện trong chân không bằng kính hiển vi điện tử, các nhà khoa học quan tâm đến việc xem liệu quá trình này có xảy ra trong môi trường không khí bình thường hay không. Dù vậy, các phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với mỏi kim loại trong không gian và các vết nứt dưới bề mặt không tiếp xúc với khí quyển.
Tương lai của kim loại tự phục hồi hứa hẹn nhiều điều cho nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng. Khi các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu sâu hơn vào lĩnh vực này, chúng ta có thể mong đợi một thế giới nơi vật liệu có thể tự chữa lành, làm cho máy móc và cấu trúc trở nên mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn.
