Un pezzo di metallo incrinato è guarito da solo in un esperimento che ha sbalordito gli scienziati: ScienceAlert

Jul 05, 2023

Archivialo nella sezione "Non dovrebbe succedere!": Gli scienziati hanno osservato un metallo che guarisce da solo, qualcosa di mai visto prima. Se questo processo potesse essere pienamente compreso e controllato, potremmo essere all’inizio di una nuova era dell’ingegneria.

Un team dei Sandia National Laboratories e della Texas A&M University stava testando la resilienza del metallo, utilizzando una tecnica specializzata di microscopio elettronico a trasmissione per tirare le estremità del metallo 200 volte al secondo. Hanno poi osservato l’autoriparazione su scala ultra-piccola in un pezzo di platino spesso 40 nanometri sospeso nel vuoto.

Le crepe causate dal tipo di sollecitazione sopra descritta sono note come danni da fatica: sollecitazioni e movimenti ripetuti che provocano rotture microscopiche, causando infine la rottura di macchine o strutture. Sorprendentemente, dopo circa 40 minuti di osservazione, la crepa nel platino ha iniziato a fondersi nuovamente e a ripararsi prima di ricominciare in una direzione diversa.

"È stato assolutamente sorprendente osservarlo in prima persona", afferma lo scienziato dei materiali Brad Boyce dei Sandia National Laboratories. "Certamente non lo stavamo cercando."

"Ciò che abbiamo confermato è che i metalli hanno la loro capacità intrinseca e naturale di guarire se stessi, almeno nel caso di danni da fatica su scala nanometrica."

Queste sono condizioni esatte e non sappiamo ancora esattamente come ciò avvenga o come possiamo usarlo. Tuttavia, se si pensa ai costi e agli sforzi necessari per riparare qualsiasi cosa, dai ponti ai motori ai telefoni, non si può dire quanta differenza potrebbero fare i metalli autoriparanti.

E sebbene l’osservazione sia senza precedenti, non è del tutto inaspettata. Nel 2013, lo scienziato dei materiali della Texas A&M University Michael Demkowicz ha lavorato a uno studio in cui prevedeva che questo tipo di guarigione delle nanocrack potrebbe avvenire, guidato dai minuscoli grani cristallini all’interno dei metalli che essenzialmente spostano i loro confini in risposta allo stress.

Anche Demkowicz ha lavorato a questo ultimo studio, utilizzando modelli computerizzati aggiornati per dimostrare che le sue teorie decennali sul comportamento di autoriparazione del metallo su scala nanometrica corrispondevano a ciò che stava accadendo qui.

Il fatto che il processo di riparazione automatica sia avvenuto a temperatura ambiente è un altro aspetto promettente della ricerca. Il metallo di solito richiede molto calore per cambiare forma, ma l'esperimento è stato condotto nel vuoto; resta da vedere se lo stesso processo avverrà nei metalli convenzionali in un ambiente tipico.

Una possibile spiegazione coinvolge un processo noto come saldatura a freddo, che avviene a temperatura ambiente ogni volta che le superfici metalliche si avvicinano abbastanza da consentire ai rispettivi atomi di aggrovigliarsi. In genere, sottili strati di aria o contaminanti interferiscono con il processo; in ambienti come il vuoto dello spazio, i metalli puri possono essere forzati abbastanza vicini tra loro da attaccarsi letteralmente.

"La mia speranza è che questa scoperta incoraggi i ricercatori sui materiali a considerare che, nelle giuste circostanze, i materiali possono fare cose che non ci saremmo mai aspettati", afferma Demkowicz.

La ricerca è stata pubblicata su Nature.