Bilim İnsanları Hayrete Düştü: Yaptıkları Deneyde Çatlamış Metal Kendini İyileştirdi
Bilim insanları, metalin beklenmedik bir şekilde kendi kendini iyileştirebildiği olağanüstü bir keşfe imza attı. Bu şaşırtıcı sürecin anlaşılabilir ve kontrol edilebilir hale gelmesi durumunda, mühendislik alanında yeni bir çağın kapıları aralanabilir.
Bilim insanları daha önce hiç görülmemiş bir şekilde bir metalin kendi kendini iyileştirdiğini gözlemledi.
Bu süreç tam olarak anlaşılabilir ve kontrol edilebilirse, yepyeni bir mühendislik çağının başlangıcında olabiliriz.
Sandia Ulusal Laboratuvarları ve Texas A&M Üniversitesi'nden bir ekip, metalin uçlarını her saniye 200 kez çekmek için özel bir transmisyon elektron mikroskobu tekniği kullanarak metalin esnekliğini test ediyordu.
Ardından, vakumda asılı duran 40 nanometre kalınlığındaki bir platin parçasında ultra küçük ölçeklerde kendi kendini iyileştirmeyi gözlemlediler.
Yukarıda açıklanan türde bir gerilmenin neden olduğu çatlaklar yorulma hasarı olarak bilinir:
Mikroskobik kırılmalara neden olan tekrarlanan stres ve hareket, sonunda makinelerin veya yapıların kırılmasına neden olur. Şaşırtıcı bir şekilde, yaklaşık 40 dakikalık gözlemden sonra, platindeki çatlak tekrar birleşmeye ve farklı bir yönde tekrar başlamadan önce kendini onarmaya başladı.
Sandia Ulusal Laboratuarları'ndan malzeme bilimci Brad Boyce, "Bunu ilk elden izlemek kesinlikle çok etkileyiciydi" diyor. "Bunu kesinlikle beklemiyorduk."
'Doğruladığımız şey, metallerin, en azından nano ölçekte yorulma hasarı durumunda, kendi kendilerini iyileştirmek için kendi içsel, doğal yeteneklerine sahip olduklarıdır.'
Bunlar kesin koşullar ve bunun nasıl gerçekleştiğini ya da nasıl kullanabileceğimizi henüz tam olarak bilmiyoruz.
Ancak köprülerden motorlara ve telefonlara kadar her şeyi onarmak için gereken maliyet ve çabayı düşünürseniz, kendi kendini iyileştiren metallerin ne kadar fark yaratabileceğini bilemeyiz.
Bu gözlem daha önce görülmemiş olsa da tamamen beklenmedik de değil.
2013 yılında Texas A&M Üniversitesi malzeme bilimcisi Michael Demkowicz, metallerin içindeki küçük kristal taneciklerin strese tepki olarak sınırlarını değiştirmesiyle bu tür bir nanokrack iyileşmesinin gerçekleşebileceğini öngören bir çalışma üzerinde çalıştı.
Demkowicz, metalin nano ölçekte kendi kendini iyileştirme davranışı hakkındaki on yıllık teorilerinin burada olanlarla eşleştiğini göstermek için güncellenmiş bilgisayar modellerini kullanarak bu son çalışmada da çalıştı.
Otomatik onarma sürecinin oda sıcaklığında gerçekleşmesi araştırmanın bir başka umut verici yönü.
Metalin formunu değiştirmesi için genellikle çok fazla ısı gerekir, ancak deney vakumda gerçekleştirildi; aynı sürecin tipik bir ortamda geleneksel metallerde gerçekleşip gerçekleşmeyeceği henüz belli değil.
Olası bir açıklama, soğuk kaynak olarak bilinen ve metal yüzeyler, ilgili atomlarının birbirine karışması için yeterince yaklaştığında ortam sıcaklıkları altında meydana gelen bir süreci içerir.
Tipik olarak ince hava katmanları ya da kirleticiler bu süreci engeller; uzay boşluğu gibi ortamlarda ise saf metaller kelimenin tam anlamıyla yapışacak kadar birbirine yaklaştırılabilir.
Demkowicz, "Umuyorum ki bu bulgu, malzeme araştırmacılarını, doğru koşullar altında malzemelerin hiç beklemediğimiz şeyler yapabileceğini düşünmeye teşvik eder" diyor.
Araştırma Nature dergisinde yayımlandı.