Các nhà khoa học đã quan sát thấy những vết nứt vi mô trong đồng và bạch kim sẽ tự lành lại với một số điều kiện đặc biệt. Cơ chế mới được phát hiện chỉ hoạt động trên một số kim loại và ở quy mô cực kỳ nhỏ, ít nhất là cho đến thời điểm hiện tại, theo Sciences Time.
"Tất nhiên, có rất nhiều ngành công nghiệp mong muốn tạo ra kim loại tự phục hồi", tác giả chính của nghiên cứu Brad Boyce, nhà khoa học vật liệu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia ở Albuquerque, New Mexico, nói với Live Science.
"Các kim loại tự phục hồi có thể hữu ích trong nhiều ứng dụng công nghệ từ cánh máy bay đến hệ thống treo ô tô”, ông nói thêm.
Trước đây, hầu hết mọi người đều nhận định rằng kim loại không có khả năng tự sửa chữa, nhưng phát hiện mới do các nhà khoa học vô tình thực hiện khi nghiên cứu các khối bạch kim và đồng có kích thước chỉ vài nanomet đã đảo ngược kết luận này.
Kim loại sẽ chịu ảnh hưởng của ứng suất hoặc các chuyển động lặp đi lặp lại, tạo ra mạng lưới các vết nứt cực nhỏ ngày càng tăng có thể dẫn đến hỏng hóc nghiêm trọng khi sử dụng trong các động cơ phản lực, cầu và các cấu trúc quan trọng khác.
Nhưng không phải tất cả các vật liệu đều bị phá vỡ dưới sức căng lặp đi lặp lại: Một số polyme hiện đại và thậm chí cả bê tông La Mã cổ đại đã được chứng minh là có thể tự sửa chữa các vết nứt nhỏ của chúng theo thời gian.
Vào năm 2013, một nhóm các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô hình máy tính để chỉ ra rằng kim loại cũng có khả năng tự chữa lành, nhưng họ không thể nghiên cứu kim loại ở quy mô siêu nhỏ nên không thể thu được bất kỳ bằng chứng thực tế nào.
Trong nghiên cứu mới, được công bố ngày 19.7 trên tạp chí Nature, các nhà khoa học đã điều tra cách các miếng kim loại có kích thước nanomet phản ứng với áp lực lặp đi lặp lại bằng cách sử dụng một loại kính hiển vi điện tử đặc biệt. Thiết bị đã tác dụng một lực cực nhỏ hàng trăm lần mỗi giây lên miếng kim loại. Lực này chỉ tương đương với lực chân của một con muỗi.
Kết quả, trên hai trong số các tấm kim loại được đưa vào thử nghiệm, các vết nứt xuất hiện và lớn dần trên khắp các vật liệu. Nhưng sau 40 phút, các vết nứt đã biến mất. Hai tấm kim loại này là đồng và bạch kim.
Quá trình hàn lạnh
Theo ông Boyce, lời giải thích cho khả năng tự sửa chữa kỳ diệu này nằm ở một quá trình gọi là "hàn lạnh".
“Khi chúng tiếp xúc, hai sườn hàn gắn lại với nhau trong một quá trình mà các nhà luyện kim gọi là hàn lạnh”, ông cho biết. Quá trình này dường như không xảy ra mọi lúc, mà chỉ trong trường hợp các điều kiện đặc biệt.
Hiện vẫn chưa rõ các quan sát mới có thể áp dụng rộng rãi như thế nào. Đầu tiên, để quan sát quá trình hàn nguội, các nhà khoa học đã cô lập các kim loại trong môi trường chân không để không có nguyên tử khí nào can thiệp. Điều này có nghĩa là họ vẫn chưa biết liệu quy trình này có hoạt động trong môi trường thường hay chỉ ở trong môi trường chân không.
Tương tự, phạm vi của các kim loại có thể tự sửa chữa cũng chưa được làm rõ. Các nhà khoa học chỉ quan sát thấy quá trình hàn lạnh ở bạch kim và đồng, nhưng liệu các kim loại kết cấu thường được sử dụng như thép có thực hiện được quá trình kỳ tích này hay không thì vẫn chưa được biết.
Ngoài ra, còn có vấn đề về quy mô. Các kim loại được sử dụng rất nhỏ và có trật tự cao trong cấu trúc khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi về việc liệu các kim loại lớn có thể tự hàn lại hay không cũng như khả năng áp dụng chúng cho những công nghệ hiện đại.
