Bilim insanları, daha önce hiç görülmemiş bir şey olan, bir metalin kendini onardığını gözlemlediler. Bu süreç tam olarak anlaşılıp kontrol edilebilirse, yeni bir mühendislik çağının başlangıcında olabiliriz.
Sandia Ulusal Laboratuvarları ve Texas A&M Üniversitesi’nden bir ekip, metalin dayanıklılığını test ediyordu. Bu amaçla, metalin uçlarını saniyede 200 kez çekmek için özel bir iletim elektron mikroskobu tekniği kullandılar. Ardından, vakumda asılı duran 40 nanometre kalınlığında bir platin parçasında ultra küçük ölçeklerde kendini iyileştirmeyi gözlemlediler.
Yukarıda anlatılan türden bir gerilimle oluşan çatlaklara yorulma hasarı denir: Tekrarlanan stres ve hareket mikroskobik kırılmalara neden olur ve sonunda makinelerin veya yapıların bozulmasına yol açar. İnanılmaz bir şekilde, yaklaşık 40 dakika gözlem sonrasında, platindeki çatlak geri kaynaşmaya ve kendini onarmaya başladı ve sonra farklı bir yönde yeniden başladı.
“Bu, ilk elden izlemek gerçekten şaşırtıcıydı” diyor malzeme bilimcisi Brad Boyce, Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan. “Kesinlikle bunu aramıyorduk.”
“Ne doğruladığımız şu ki, metallerin en azından nanoskala yorulma hasarı durumunda kendilerini iyileştirme yetenekleri var.”
Bunlar kesin koşullar ve bunun nasıl olduğunu veya nasıl kullanabileceğimizi henüz bilmiyoruz. Ancak köprülerden motorlara, telefonlara kadar her şeyin tamir edilmesi için gereken maliyet ve çabayı düşünürseniz, kendini iyileştiren metallerin ne kadar fark yaratabileceğini tahmin edebilirsiniz.
Ve gözlem emsalsiz olsa da, tamamen beklenmedik değil. Texas A&M Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Michael Demkowicz, 2013 yılında bu tür nanoyarıkların iyileşebileceğini öngören bir çalışmada yer almıştı. Bu çalışmada, metallerin içindeki küçük kristal tanelerin stres tepkisi olarak sınırlarını kaydırarak bu kendini iyileştirme sürecini tetiklediği teorisi ortaya atılmıştı.
Demkowicz ayrıca bu son çalışmada da yer aldı ve nanoskala metallerin kendini iyileştirme davranışı hakkındaki on yıl önceki teorilerinin burada olanlarla uyuştuğunu göstermek için güncellenmiş bilgisayar modelleri kullandı.
Otomatik onarma sürecinin oda sıcaklığında gerçekleşmesi de araştırmanın başka bir umut verici yönü. Metal genellikle formunu değiştirmek için çok fazla ısı gerektirir, ancak deney vakumda yapıldı; aynı sürecin tipik bir ortamda konvansiyonel metallerde de olup olmayacağı henüz belli değil.
Olası bir açıklama, soğuk kaynak olarak bilinen bir süreçle ilgili olabilir. Bu süreç, metal yüzeylerin yeterince yakınlaştığında, sırasıyla atomlarının birbirine karışmasıyla ortam sıcaklıklarında gerçekleşir. Tipik olarak, ince hava veya kirletici katmanları bu sürece engel olur; uzay boşluğu gibi ortamlarda, saf metaller yeterince yakınlaştırılarak yapıştırılabilir.
“Umarım bu bulgu, malzeme araştırmacılarını, doğru koşullar altında, malzemelerin hiç beklemediğimiz şeyler yapabileceğini düşünmeye teşvik eder” diyor Demkowicz.
Araştırma, Nature dergisinde yayınlandı.
