Metalul care se autoregenerează iese din sfera filmelor SF: Oamenii de știință au obținut primele rezultate în mediul de laborator

În filmul „Terminator 2: Ziua Judecății”, din 1991, un android malefic care călătorește în timp și își schimbă forma, numit T-1000, era făcut din metal lichid și demonstra o calitate unică. Lovit de explozii sau gloanțe, metalul său se autoregenera. Scena iese din sfera filmelor de science-fiction, după anunțul rezultatelor unor cercetări finanțate de guvernul american, citate de Reuters.

Oamenii de știință au descris modul în care bucăți de platină pură și cupru s-au ”vindecat” spontan de fisurile cauzate de fenomenul numit ”oboseala metalului”, în timpul unor experimente la scară nanometrică, concepute pentru a studia modul în care se formează și se răspândesc astfel de fisuri în metalul supus la stres. Aceștia și-au exprimat optimismul că această capacitate poate fi proiectată în metale pentru a crea mașini și structuri care se vindecă singure în viitorul relativ apropiat.

Așa-numita oboseală a metalelor apare atunci când metalul – inclusiv piesele din mașini, vehicule și structuri – suferă fisuri microscopice după ce este expus la solicitări sau mișcări repetate, deteriorare care tinde să se agraveze în timp. Oboseala metalelor poate provoca defecțiuni catastrofale în domenii precum aviația – motoare cu reacție, de exemplu – și infrastructura – poduri și alte structuri.

În cadrul experimentelor de la Sandia National Laboratories din New Mexico, aparținând guvernului american, cercetătorii au folosit o tehnică care a tras de capetele micilor bucăți de metal de aproximativ 200 de ori pe secundă. Inițial s-a format și s-a răspândit o fisură. Dar, după aproximativ 40 de minute de la începerea experimentului, metalul a fuzionat la loc.

Cercetătorii au numit această vindecare „sudare la rece”.

„Procesul de sudare la rece este un proces metalurgic despre care se știe că apare atunci când două suprafețe relativ netede și curate de metal sunt aduse împreună pentru a reforma legăturile atomice”, a declarat cercetătorul în domeniul materialelor de la Sandia National Laboratories, Brad Boyce, care a contribuit la conducerea studiului publicat în revista Nature.

„Spre deosebire de roboții care se autoregenerează, din filmul Terminator, acest proces nu este vizibil la scară umană. El are loc la scară nanometrică și încă nu am reușit să controlăm procesul”, a adăugat Boyce.

Piesele de metal aveau o grosime de aproximativ 40 de nanometri și o lățime de câțiva micrometri. În timp ce vindecarea a fost observată în cadrul experimentelor doar în platină și cupru, Boyce a spus că simulările au indicat că autovindecarea poate avea loc și în alte metale și că este „complet plauzibil” ca aliaje precum oțelul să prezinte această calitate.

„Este posibil să se proiecteze materiale adaptate pentru a profita de acest comportament”, a spus Boyce.

„Având în vedere aceste noi cunoștințe, ar putea exista strategii alternative de proiectare a materialelor sau abordări inginerești care ar putea fi concepute pentru a ajuta la atenuarea oboselii. În plus, această nouă înțelegere poate face lumină asupra cedării la oboseală în structurile existente – îmbunătățind capacitatea noastră de a interpreta și de a prezice astfel de cedări”, a adăugat Boyce.

În trecut, oamenii de știință au modelat unele materiale cu autovindecare, în special materiale plastice. Coautorul studiului, Michael Demkowicz, profesor de știința și ingineria materialelor la Texas A&M University, a prezis autovindecarea la metal cu un deceniu în urmă.

Demkowicz și-a dat seama, în mod corect, că în anumite condiții, supunerea metalului la un stres care în mod normal ar trebui să agraveze fisurile legate de oboseală ar putea avea efectul opus.

„Părerea mea acum este că aplicațiile tangibile ale descoperirilor noastre vor mai avea nevoie de încă 10 ani pentru a se dezvolta”, a declarat Demkowicz.

„Când mi-am făcut prima dată predicțiile, o parte din presă a spus că lucrez la un T-1000. Asta este încă science-fiction”, a spus Demkowicz. „Cu toate acestea, la sfârșitul (serialului TV) „Battlestar Galactica”, echipajul a adaptat o parte din tehnologia Cylonilor (o rasă de roboți fictivă) pentru a ajuta la vindecarea daunelor provocate de oboseală pe nava lor, făcând ca metalul să se comporte mai mult ca un țesut organic care își poate vindeca propriile răni. Aș spune că ceea ce lucrăm noi este mai mult în genul exemplului din ‘Battlestar Galactica’.”

Autovindecarea a fost observată într-un mediu foarte specific cu ajutorul unui dispozitiv numit microscop electronic.

„Una dintre marile întrebări rămase deschise în urma studiului este dacă acest proces se întâmplă și în aerul liber, nu doar în mediul vidat al microscopului. Dar chiar dacă se produce doar în vid, are totuși ramificații importante pentru oboseala vehiculelor spațiale sau oboseala asociată fisurilor care nu sunt expuse la atmosferă”, a declarat Boyce.