Logam penyembuhan diri? Ia bukan hanya bahan fiksyen sains

WASHINGTON: Dalam filem Terminator 2: Judgment Day 1991, android pengembaraan masa dan perubahan bentuk yang jahat dipanggil T-1000 yang diperbuat daripada logam cecair menunjukkan kualiti yang unik. Dipukul dengan letupan atau peluru, logamnya akan sembuh sendiri.

Logam penyembuhan diri masih hanya fiksyen sains, bukan? Nampaknya tidak.

Para saintis pada 19 Julai menerangkan bagaimana kepingan platinum tulen dan tembaga secara spontan menyembuhkan retakan yang disebabkan oleh keletihan logam semasa eksperimen skala nano yang telah direka untuk mengkaji bagaimana rekahan tersebut terbentuk dan merebak dalam logam diletakkan di bawah tekanan. Mereka menyatakan keyakinan bahawa keupayaan ini boleh direka bentuk menjadi logam untuk mencipta mesin dan struktur penyembuhan diri dalam masa terdekat.

Keletihan logam berlaku apabila logam – termasuk bahagian dalam mesin, kenderaan dan struktur – mengekalkan rekahan mikroskopik selepas terdedah kepada tekanan atau gerakan berulang, kerosakan yang cenderung bertambah buruk dari semasa ke semasa. Keletihan logam boleh menyebabkan kegagalan bencana di kawasan termasuk penerbangan – enjin jet, contohnya – dan infrastruktur – jambatan dan struktur lain.

Dalam eksperimen di Makmal Kebangsaan Sandia kerajaan AS di New Mexico, para penyelidik menggunakan teknik yang menarik hujung kepingan logam kecil kira-kira 200 kali sesaat. Retakan pada mulanya terbentuk dan merebak. Tetapi kira-kira 40 minit selepas percubaan, logam itu bersatu kembali.

Para penyelidik memanggil penyembuhan ini “kimpalan sejuk”.

“Proses kimpalan sejuk adalah proses metalurgi yang diketahui berlaku apabila dua permukaan logam yang agak licin dan bersih disatukan untuk memperbaharui ikatan atom,” kata saintis bahan Sandia National Laboratories Brad Boyce, yang membantu mengetuai kajian yang diterbitkan dalam jurnal. alam semula jadi.

“Tidak seperti robot penyembuhan diri dalam filem Terminator, proses ini tidak kelihatan pada skala manusia. Ia berlaku pada skala nano, dan kami masih belum dapat mengawal proses itu,” tambah Boyce.

Kepingan logam adalah kira-kira 40 nanometer tebal dan beberapa mikrometer lebar. Walaupun penyembuhan diperhatikan dalam eksperimen hanya dalam platinum dan tembaga, Boyce berkata simulasi menunjukkan bahawa penyembuhan diri boleh berlaku pada logam lain dan bahawa ia “sangat munasabah” bahawa aloi seperti keluli boleh mempamerkan kualiti ini.

“Adalah mungkin untuk membayangkan bahan yang disesuaikan untuk memanfaatkan kelakuan ini,” kata Boyce.

“Memandangkan pengetahuan baharu ini, mungkin terdapat strategi reka bentuk bahan alternatif atau pendekatan kejuruteraan yang boleh dirangka untuk membantu mengurangkan kegagalan keletihan. Selain itu, pemahaman baharu ini mungkin memberi penerangan tentang kegagalan keletihan dalam struktur sedia ada – meningkatkan keupayaan kami untuk mentafsir dan meramalkan kegagalan tersebut,” tambah Boyce.

Para saintis pada masa lalu telah membentuk beberapa bahan penyembuhan diri, kebanyakannya plastik. Pengarang bersama kajian Michael Demkowicz, seorang profesor sains dan kejuruteraan bahan Texas A&M University, meramalkan penyembuhan diri dalam logam sedekad lalu.

Demkowicz betul menganggap bahawa dalam keadaan tertentu, meletakkan logam di bawah tekanan yang biasanya akan memburukkan keretakan yang berkaitan dengan keletihan boleh memberi kesan sebaliknya.

“Tekaan saya sekarang ialah aplikasi ketara penemuan kami akan mengambil masa 10 tahun lagi untuk dibangunkan,” kata Demkowicz.

“Apabila saya mula-mula membuat ramalan, beberapa akhbar berkata saya sedang mengusahakan T-1000. Itu masih sci-fi,” kata Demkowicz. “Namun, pada penghujung (siri TV) Battlestar Galactica, krew mengadaptasi beberapa teknologi Cylon (perlumbaan robot fiksyen) untuk membantu menyembuhkan kerosakan keletihan pada kapal mereka, menjadikan logam berkelakuan lebih seperti tisu organik yang boleh menyembuhkan lukanya sendiri. Saya akan katakan apa yang kami usahakan adalah lebih sesuai dengan contoh Battlestar Galactica.”

Penyembuhan diri diperhatikan dalam persekitaran yang sangat spesifik menggunakan peranti yang dipanggil mikroskop elektron.

“Salah satu persoalan besar yang dibiarkan terbuka daripada kajian adalah jika proses itu juga berlaku di udara, bukan hanya persekitaran vakum mikroskop. Tetapi walaupun ia hanya berlaku dalam vakum, ia masih mempunyai kesan penting untuk keletihan dalam kenderaan angkasa, atau keletihan yang berkaitan dengan retakan bawah permukaan yang tidak terdedah kepada atmosfera, “kata Boyce. – Reuters