Vědci pozorovali, jak se kov sám „hojí“. Něco takového zatím nikdy neviděli, ale výsledky experimentu jsou podle nich přesvědčivé, popsali v recenzované studii, která vyšla v odborném žurnálu Nature. Pokud se tento proces podaří plně pochopit a pak i řídit, mohlo by se lidstvo ocitnout na začátku něčeho, co promění svět.
Rozervaný kus platiny se sám scelil. Fyzici něco takového dosud neviděli
Tým inženýrů z amerických národních laboratoří Sandia a Texaské univerzity A&M testoval odolnost platiny při experimentu v miniaturních rozměrech. Použil 40 nanometrů silný plátek kovu zavěšený ve vakuu a pomocí specializované techniky transmisního elektronového mikroskopu v něm každou sekundu 200krát zatáhl za konce. Pak pozoroval samoregeneraci veškerého poškození způsobeného napínáním.
Trhliny způsobené výše popsaným druhem namáhání jsou známé jako únavové poškození. Vznikají mikroskopické trhliny, které nakonec způsobí rozbití materiálů. Tady, v mikroskopickém světě se ale nic takového nestalo: po čtyřiceti minutách totiž vědci viděli, jak se trhlinka v platině začíná opět spojovat a zacelovat. „Bylo naprosto ohromující vidět to na vlastní oči,“ komentoval výsledek Brad Boyce ze Sandia National Laboratories. „Rozhodně jsme to nečekali. Potvrdili jsme, že kovy mají vlastní, přirozenou schopnost se samy zacelit, přinejmenším v případě únavového poškození v nanorozměrech,“ doplnil.
Víc nevíme, než víme
To je ale v podstatě všechno, co tento pokus přinesl. „Jedná se o zcela přesné podmínky a my zatím přesně nevíme, jak se to děje a jak toho můžeme využít,“ potvrzuje Boyce. Věří ale, že má smysl v tomto výzkumu pokračovat – kdyby se totiž podařilo kovy přimět k tomu, aby se opravovaly ve větším měřítku, mohlo by to pomoci v řadě oblastí.
Elektronový transmisní mikroskop, na němž experiment proběhl
Přestože šlo o první pozorování takového chování platiny, nebylo to ve skutečnosti zase tak neočekávané. Už roku 2013 totiž upozornil expert na materiálovou fyziku z Texaské univerzity A&M Michael Demkowicz, že by mohlo docházet k tomuto druhu „nanohojení“. A dokonce již tehdy predikoval, co by mohlo být příčinou. Mohlo by to být drobnými krystalickými zrny uvnitř kovů, které posouvají své hranice v reakci na namáhání. Tento fyzik pracoval i na této nejnovější studii.
Pozitiva a negativa
Velmi slibné je, že tento proces neprobíhal za nějakých extrémních podmínek, jako jsou například teploty blízké absolutní nule. Při nich se řada materiálů sice chová nesmírně zajímavě, ale tyto výsledky není většinou možné nijak přenést do praxe – protože udržovat takový chlad ve větším měřítku prostě nejde.
Experiment vědci provedli za běžné, pokojové, teploty, jedinou odlišností bylo vakuum. Podle Boyce teď hlavně zbývá zjistit, jestli stejný proces proběhne i u běžných kovů v typickém prostředí – to by značně pomohlo s možností nějak to prakticky využít.
Výsledný efekt je podle Demkowitze dost podobný svařování za studena – při něm se tlakem přiblíží kovy k sobě tak natěsno, že dojde k interakci atomů jednotlivých ploch a vzniku vazby. „Doufám, že tento objev povzbudí výzkumníky v oblasti materiálů, aby věnovali pozornost tomu, že za správných okolností mohou materiály dělat věci, které jsme nikdy nečekali,“ dodává tento vědec.