Khoa học sửng sốt khi quan sát thấy kim loại bị nứt tự lành

GIA MINH

Các nhà khoa học đã quan sát thấy kim loại tự 'chữa lành vết thương', điều chưa từng thấy trước đây.

Nếu quá trình miếng kim loại tự hàn gắn này có thể hiểu được chính xác và kiểm soát đầy đủ, các nhà khoa học cho rằng có thể bắt đầu một kỷ nguyên kỹ thuật hoàn toàn mới.

Một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia và Đại học Texas A&M (Mỹ) đang kiểm tra khả năng phục hồi của kim loại, bằng cách sử dụng kỹ thuật kính hiển vi điện tử truyền qua máy chuyên dụng để kéo các đầu của một miếng bạch kim 200 lần/giây.

Sau đó, họ quan sát quá trình tự phục hồi của một miếng bạch kim ở quy mô siêu nhỏ dày 40 nanomet đang lơ lửng trong chân không.

Các vết nứt diễn ra trong thí nghiệm trên được gọi là "hư hỏng do mỏi": ứng suất và chuyển động lặp đi lặp lại gây ra các vết nứt cực nhỏ và cấu trúc miếng bạch kim bị hỏng.

Thật ngạc nhiên, sau khoảng 40 phút quan sát, vết nứt trên miếng bạch kim bắt đầu hợp nhất lại và tự hàn gắn với nhau.

Nhà khoa học vật liệu Brad Boyce từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia cho biết: “Thật tuyệt vời khi được tận mắt chứng kiến. Chúng tôi không dám mơ đến kết quả này".

"Những gì chúng tôi đã xác nhận là kim loại có khả năng tự nhiên, nội tại của riêng chúng để tự chữa lành vết thương, ít nhất là trong trường hợp tổn thương do 'mỏi ở cấp độ nano'", ông Boyce nói thêm.

Hiện nay các nhà nghiên cứu chưa biết chính xác điều này đang xảy ra như thế nào, hoặc cách họ có thể sử dụng nó.

Vào năm 2013, nhà khoa học vật liệu Michael Demkowicz của Đại học Texas A&M cũng thực hiện một nghiên cứu và đã dự đoán kiểu chữa lành vết nứt nano này có thể xảy ra: các hạt tinh thể nhỏ bên trong kim loại sẽ thúc đẩy sự thay đổi ranh giới của chúng để phản ứng với ứng suất và kết hợp lại với nhau.

Ông Demkowicz cũng thực hiện nghiên cứu mới nhất này thông qua việc sử dụng các mô hình máy tính được cập nhật. Kết quả cho thấy các lý thuyết hàng chục năm tuổi của ông về hành vi tự phục hồi của kim loại ở cấp độ nano phù hợp với những gì đang xảy ra hôm nay.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học nổi tiếng Nature.

Kim loại thường cần nhiều nhiệt để chuyển dạng, nhưng thí nghiệm trên được thực hiện trong chân không, do đó vẫn còn phải xem liệu quá trình tương tự có xảy ra với các kim loại thông thường trong một môi trường điển hình hay không.

Trong các môi trường chân không trong vũ trụ, các kim loại nguyên chất có thể bị ép đủ gần nhau để dính theo đúng nghĩa đen.

Ở môi trường thông thường, các lớp không khí mỏng hoặc chất gây ô nhiễm sẽ cản trở quá trình hợp nhất kim loại.