Por primera vez, los científicos han descubierto que el metal se cura solo después de agrietarse, una observación que podría allanar el camino para crear estructuras y robots capaces de repararse a sí mismos.
Pero para los que se preocupan por el repunte Los robots Terminator son realistas. – No: el mecanismo recién descubierto solo funciona en un puñado de minerales y en escalas increíblemente pequeñas, al menos, por ahora.
“Por supuesto, hay muchas industrias en las que a los ingenieros de productos les gustaría traducir estos hallazgos en enfoques de ingeniería intencionales para crear metales autorreparables automáticamente en nuestras aplicaciones estructurales”, dijo el autor principal. brad boyceUn científico de materiales de los Laboratorios Nacionales Sandia en Albuquerque, Nuevo México, le dijo a WordsSideKick.com. «Los metales autorreparables pueden ser útiles en una amplia gama de aplicaciones, desde alas de aviones hasta sistemas de suspensión de automóviles».
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Los científicos habían asumido previamente que los metales no podían repararse a sí mismos, pero un nuevo descubrimiento, hecho sin darse cuenta por científicos que estudiaban piezas de platino y cobre de tamaño nanométrico, anula esa conclusión.
Los metales se dañan por el estrés o el movimiento repetitivo, creando redes crecientes de grietas microscópicas que pueden provocar fallas catastróficas en motores a reacción, puentes y otras estructuras vitales.
Pero no todos los materiales se rompen bajo estrés repetido: algunos polímeros modernos incluso Hormigón romano antiguo Se ha demostrado que repara microfisuras con el tiempo.
En 2013, un equipo de investigadores utilizó modelos informáticos para demostrar que los minerales también podrían realizar el truco de curación, pero no pudieron estudiar los minerales en las escalas exactas necesarias, por lo que no pudieron obtener ninguna evidencia real.
En el nuevo estudio, publicado el 19 de julio en la revista naturalezaUsando un dispositivo llamado microscopio electrónico de transmisión, los científicos investigaron cómo las piezas de metal de tamaño nanométrico responden al estrés repetido. El dispositivo aplicó muy poca fuerza, el equivalente a pisar la pata de un mosquito, en forma de 200 pequeños tirones de metal por segundo.
en dos metales, cobre Y PlatinoAparecieron grietas y crecieron por todo el material. Pero después de 40 minutos, los metales se fusionaron nuevamente, sin dejar rastro de grietas.
Según Boyce, la explicación de esta milagrosa autorreparación radica en un proceso llamado «soldadura en frío».
«En resumen, a nanoescala, las condiciones locales alrededor de la punta de la grieta hacen que los dos lados de la grieta se empujen entre sí», dijo Boyce. «Al entrar en contacto, los dos lados se fusionan en un proceso al que los metalúrgicos se refieren como ‘soldadura en frío’. Este proceso no parece suceder todo el tiempo, sino solo en los casos en que las condiciones locales dan como resultado el contacto de las alas».
La viabilidad de las nuevas observaciones de los investigadores sigue siendo desconocida. Primero, para observar los procesos de soldadura en frío, los científicos aislaron los metales dentro de un vacío para que no hubiera atmósfera. átomos interferido con el equipo. Esto significa que aún no saben si el proceso solo funciona en el vacío.
Del mismo modo, también se desconoce la gama de metales potenciales que pueden autorrepararse. Los científicos solo han observado soldadura en frío en platino y cobre, pero aún no está claro si los metales estructurales de uso común, como el acero, también realizan esta hazaña.
También está el tema del talle. Los minerales utilizados eran pequeños y muy ordenados en sus estructuras; Tampoco se sabe si los macrominerales se pueden inducir a la curación.
Sin embargo, los científicos son cautelosamente optimistas de que su descubrimiento podría conducir a cambios fundamentales en la forma en que construimos y diseñamos estructuras metálicas para que sean duraderas, y podría tener aplicaciones en los vuelos espaciales, donde las partículas atmosféricas no son un problema.
«De hecho, creemos que este proceso ya puede ocurrir hasta cierto punto incluso en metales y aleaciones comunes que usamos en nuestra vida diaria, al menos para grietas subterráneas que no están expuestas al oxígeno, y tal vez incluso para grietas superficiales», dijo Boyce. «Sin embargo, para aprovecharlo al máximo, podemos comenzar a pensar en secciones de materiales y diseñar microestructuras».
