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科学家首次观察到金属在自我修复。终结者机器人会出现在地平线上吗?

本站发布时间:2023-11-16 15:27:06

但对于那些担心现实生活中的终结者机器人崛起的人来说;不要:新发现的机制只对少数金属有效,而且规模非常小;至少目前是这样

“当然,有很多行业的产品工程师都希望将这一发现转化为有意的工程方法,在我们的结构应用中创造出自动愈合的金属,”主要作者、新墨西哥州阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的材料科学家Brad Boyce告诉《现场科学》。“自修复金属可用于从机翼到汽车悬架的广泛应用。”

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科学家之前曾认为金属无法自我修复,但科学家在研究纳米大小的铂和铜块时无意中发现的这一新发现推翻了这一结论

金属会因重复的应力或运动而受到疲劳损伤,形成越来越多的微观裂纹网,从而导致喷气发动机、桥梁和其他重要结构的灾难性故障 

但并非所有材料都会在反复应变下断裂:随着时间的推移,一些现代聚合物甚至古罗马混凝土都能修复其微裂纹 

2013年,一组研究人员使用计算机模型表明,金属可能也有能力发挥治疗作用,但他们无法在必要的小规模上研究金属,因此无法获得任何真实世界的证据

在7月19日发表在《自然》杂志上的这项新研究中,科学家们使用一种名为透射电子显微镜的设备研究了纳米金属片如何应对反复的应力。该装置施加了极小的力—相当于踩蚊子的腿;以每秒200次对金属的微小拖拽的形式 

在铜和铂这两种金属中,裂纹在整个材料中出现并生长。但40分钟后,金属重新融合在一起,没有留下任何裂缝的痕迹

根据Boyce的说法,这种奇迹般的自我修复的原因在于一种叫做“冷焊”的过程

博伊斯说:“简而言之,在纳米尺度上,裂纹尖端周围的局部条件是这样的,即两个裂纹侧面被压缩成彼此。”。“当它们接触时,两个侧面在冶金学家称之为‘冷焊’的过程中重新愈合。这种过程似乎并不总是发生,但只有在局部条件导致裂纹侧面接触的情况下才会发生。”

研究人员的新观察结果可在多大范围内实施仍然未知。首先,为了观察冷焊过程,科学家们在真空中隔离金属,使大气原子不会干扰设备。这意味着他们还不知道这个过程是否只在真空中工作 

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