金屬也能自癒？發現鉑金具有「皮膚式」修復功能

一直以來，我們都認為像橋樑或引擎等金屬結構一旦出現裂痕，情況只會越來越糟。但根據研究人員最近在一小塊鉑金中觀察到的現象，這可能不是事實。

科學界一直在努力創造出具有自我修復功能的材料，例如陶瓷、汽車塗料、混凝土，甚至一種受魷魚牙齒啟發的生物塑料，這些材料在受損後能自我修復，這種性質被稱為「自癒」。然而，對於金屬來說，來自時間的微小疲勞性損傷的自我修復始終難以捉摸。

美國桑迪亞國家實驗室的科學家布拉德（Brad Boyce）教授表示：「我們一直認為金屬中的裂縫只會變得越來越大，而不是越來越小。即使是我們用來描述裂紋生長的一些基本方程，也排除了這種自我修復的可能性。」

這就是為什麼當博伊斯和他的同事們看到一個奈米級的鉑金片在受到破壞後能自我修復時，他們感到驚訝。

奈米級損傷　能自我修復

一開始，該團隊正在使用電子顯微鏡技術調查金屬中如何形成裂紋，這種技術涉及每秒對材料進行200次拉伸。當然，這種技術會導致鉑金產生細微破裂。但在實驗進行了約40分鐘後，意外的事情發生了：在沒有研究人員的干預下，一個微小受損處，居然像人的皮膚在受傷後會自我修復一樣，完好無缺了。

博伊斯說：「這是我們首次親眼目睹，確認金屬具有其特定、自然的自我修復能力，至少在奈米層級的疲勞損傷情況下是如此。」這邊所謂的疲勞損傷是指，金屬疲勞就像人在長時間不斷的勞累下，會越來越疲憊。當金屬不斷承受重複的機械壓力，就會出現小小的裂縫，隨著時間過去，這些裂縫會逐漸變大。

這一發現讓研究人員相信，如果能夠理解並利用這種自發性修復的機制，它可能會改變工程師對於金屬結構中，由於磨損和撕裂造成的應力斷裂的基本設計和思考方式。

最後，研究人員也強調此發現是在真空中的「奈米」尺度上進行的，所以無法確定這些發現是否能夠推廣到現實世界中的大型結構。這項研究已經於7月19日發表在《自然》雜誌上。


更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 http://www.tomorrowsci.com

參考資料

1.Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding.Nature