科技日报--科学家发现可以自我治愈的金属（下）
2023-08-12 09:58阅读：
桑迪亚国家实验室研究员Ryan Schoell使用由Khalid Hattar、Dan
Bufford和Chris Barr开发的专业透射电子显微镜技术来研究纳米级的疲劳裂纹。资料来源：Craig
Fritz，桑迪亚国家实验室
修正材料理论
虽然科学家们已经开发出了一些自我修复材料，主要是塑料，但自我修复金属的概念在很大程度上仍属于科幻小说的范畴。
博伊斯说：“金属中的裂纹只会变得更大，而不是更小。即使是我们用来描述裂纹生长的一些基本方程也排除了这种愈合过程的可能性。”
然而，这一长期存在的概念在2013年开始受到时任麻省理工学院材料科学与工程系助理教授、现任德克萨斯农工大学正教授的Michael
Demkowicz的挑战。Demkowicz发表了一项基于计算机模拟的新理论，即在特定条件下，金属应该能够连接由磨损引起的裂纹。
意外发现及其确认
Demkowicz理论的证实是在综合纳米技术中心无意中得到的，该中心是由桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室联合运营的能源部用户设施。
博伊斯说：“我们当然没有在
寻找它。”
现为田纳西大学诺克斯维尔分校副教授的哈立德•哈塔尔和现为能源部核能办公室工作的克里斯•巴尔在桑迪亚进行实验时发现了这一现象。他们只是想使用一种专门的电子显微镜技术来评估裂纹是如何在纳米级铂片中形成和扩展的，该技术是他们开发的，每秒在金属末端重复拉动200次。
令人惊讶的是，实验开始约40分钟后，损伤发生了逆转。裂缝的一端融合在一起，仿佛在倒退，没有留下以前受伤的痕迹。随着时间的推移，裂纹会沿着不同的方向重新生长。
哈塔尔称之为“前所未有的洞察力”
博伊斯知道这一理论，并与德米科维奇分享了他的发现。
“我当然很高兴听到这个消息，”Demkowicz说。然后，这位教授在计算机模型上重新创建了这个实验，证实了在桑迪亚看到的现象与他几年前理论上的现象相同。
他们的工作得到了能源部科学办公室基础能源科学以及国家核安全局和国家科学基金会的支持。
未来的研究和未知
关于自我修复过程，还有很多未知之处，包括它是否会成为制造环境中的实用工具。
博伊斯说：“这些发现的可推广程度可能会成为广泛研究的主题。”“我们在真空中的纳米晶体金属中发现了这种情况。但我们不知道这种情况是否也会在空气中的传统金属中引起。”
然而，尽管存在种种未知，这一发现仍然是材料科学前沿的一次飞跃。
Demkowicz说：“我希望这一发现能鼓励材料研究人员考虑，在适当的情况下，材料可以做我们从未想过的事情。”
