Una pieza de metal agrietada se curó a sí misma en un experimento que sorprendió a los científicos: ScienceAlert

Jul 05, 2023

Archivar esto en '¡Se supone que eso no debería suceder!': Los científicos observaron cómo un metal se curaba a sí mismo, algo nunca antes visto. Si este proceso puede entenderse y controlarse plenamente, podríamos estar en el comienzo de una nueva era de la ingeniería.

Un equipo de los Laboratorios Nacionales Sandia y la Universidad Texas A&M estaba probando la resistencia del metal, utilizando una técnica de microscopio electrónico de transmisión especializada para tirar de los extremos del metal 200 veces por segundo. Luego observaron la autocuración a escalas ultrapequeñas en una pieza de platino de 40 nanómetros de espesor suspendida en el vacío.

Las grietas causadas por el tipo de tensión descrita anteriormente se conocen como daños por fatiga: tensión y movimiento repetidos que provocan roturas microscópicas y, finalmente, provocan que las máquinas o estructuras se rompan. Sorprendentemente, después de unos 40 minutos de observación, la grieta en el platino comenzó a fusionarse y repararse antes de comenzar de nuevo en una dirección diferente.

"Fue absolutamente sorprendente verlo de primera mano", dice el científico de materiales Brad Boyce de Sandia National Laboratories. "Ciertamente no lo estábamos buscando".

"Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural para curarse a sí mismos, al menos en el caso de daños por fatiga a nanoescala".

Estas son condiciones exactas y aún no sabemos exactamente cómo está sucediendo esto o cómo podemos usarlo. Sin embargo, si piensas en los costos y el esfuerzo requeridos para reparar todo, desde puentes hasta motores y teléfonos, no se sabe cuánta diferencia podrían hacer los metales autorreparables.

Y si bien la observación no tiene precedentes, no es del todo inesperada. En 2013, el científico de materiales de la Universidad Texas A&M, Michael Demkowicz, trabajó en un estudio que predijo que este tipo de curación de nanofisuras podría ocurrir, impulsada por los pequeños granos cristalinos dentro de los metales que esencialmente cambian sus límites en respuesta al estrés.

Demkowicz también trabajó en este último estudio, utilizando modelos informáticos actualizados para demostrar que sus teorías de hace una década sobre el comportamiento de autocuración del metal a nanoescala coincidían con lo que estaba sucediendo aquí.

El hecho de que el proceso de reparación automática se haya producido a temperatura ambiente es otro aspecto prometedor de la investigación. El metal normalmente requiere mucho calor para cambiar de forma, pero el experimento se llevó a cabo en el vacío; Queda por ver si ocurrirá el mismo proceso en los metales convencionales en un entorno típico.

Una posible explicación implica un proceso conocido como soldadura en frío, que ocurre a temperatura ambiente siempre que las superficies metálicas se acercan lo suficiente como para que sus respectivos átomos se enreden. Normalmente, finas capas de aire o contaminantes interfieren con el proceso; En entornos como el vacío del espacio, los metales puros pueden acercarse lo suficiente como para literalmente pegarse.

"Mi esperanza es que este hallazgo anime a los investigadores de materiales a considerar que, en las circunstancias adecuadas, los materiales pueden hacer cosas que nunca esperábamos", dice Demkowicz.

La investigación ha sido publicada en Nature.