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May 18, 2023

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[1/2]Il ricercatore Ryan Schoell dei Sandia National Laboratories del governo statunitense nel Nuovo Messico utilizza una tecnica specializzata di microscopio elettronico a trasmissione sviluppata dagli scienziati Khalid Hattar,

[1/2]Il ricercatore Ryan Schoell dei Sandia National Laboratories del governo statunitense nel New Mexico utilizza una tecnica specializzata di microscopio elettronico a trasmissione sviluppata dagli scienziati Khalid Hattar, Dan Bufford e Chris Barr per studiare le crepe da fatica su scala nanometrica, 16 novembre 2022. Craig ... Per saperne di più

WASHINGTON, 19 luglio (Reuters) - Nel film del 1991 "Terminator 2: Il giorno del giudizio", un malevolo androide capace di viaggiare nel tempo e mutaforma chiamato T-1000, fatto di metallo liquido, dimostrava una qualità unica. Colpito da esplosioni o proiettili, il suo metallo si guarirebbe da solo.

Il metal autoriparante è ancora solo fantascienza, giusto? Apparentemente no.

Mercoledì gli scienziati hanno descritto come pezzi di platino puro e rame hanno guarito spontaneamente le crepe causate dalla fatica del metallo durante esperimenti su scala nanometrica progettati per studiare come tali crepe si formano e si diffondono nel metallo sottoposto a stress. Hanno espresso ottimismo sul fatto che questa capacità possa essere ingegnerizzata nei metalli per creare macchine e strutture autorigeneranti in un futuro relativamente prossimo.

La fatica del metallo si verifica quando il metallo, comprese le parti di macchine, veicoli e strutture, presenta crepe microscopiche dopo essere stato esposto a sollecitazioni o movimenti ripetuti, danni che tendono a peggiorare nel tempo. La fatica dei metalli può causare guasti catastrofici in aree quali l’aviazione – motori a reazione, ad esempio – e le infrastrutture – ponti e altre strutture.

Negli esperimenti condotti presso i Sandia National Laboratories del governo statunitense nel New Mexico, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica che tirava le estremità dei minuscoli pezzi di metallo circa 200 volte al secondo. Inizialmente si formò e si allargò una crepa. Ma dopo circa 40 minuti dall'inizio dell'esperimento, il metallo si è fuso di nuovo insieme.

I ricercatori hanno chiamato questa guarigione “saldatura a freddo”.

"Il processo di saldatura a freddo è un processo metallurgico che si verifica quando due superfici di metallo relativamente lisce e pulite vengono unite per riformare i legami atomici", ha affermato Brad Boyce, scienziato dei materiali dei Sandia National Laboratories, che ha contribuito a condurre lo studio pubblicato sulla rivista. Natura.

"A differenza dei robot autoriparanti del film 'Terminator', questo processo non è visibile su scala umana. Avviene su scala nanometrica e non siamo ancora in grado di controllare il processo", ha aggiunto Boyce.

I pezzi di metallo avevano uno spessore di circa 40 nanometri e una larghezza di pochi micrometri. Mentre la guarigione è stata osservata negli esperimenti solo su platino e rame, Boyce ha affermato che le simulazioni hanno indicato che l'autoriparazione può verificarsi in altri metalli e che è "del tutto plausibile" che leghe come l'acciaio possano mostrare questa qualità.

"È possibile immaginare materiali su misura per trarre vantaggio da questo comportamento", ha detto Boyce.

Alla luce di queste nuove conoscenze, potrebbero esserci strategie di progettazione dei materiali o approcci ingegneristici alternativi che potrebbero essere ideati per aiutare a mitigare i cedimenti per fatica. Inoltre, questa nuova comprensione potrebbe far luce sui cedimenti per fatica nelle strutture esistenti, migliorando la nostra capacità di interpretare e prevedere tali cedimenti. fallimenti", ha aggiunto Boyce.

In passato gli scienziati hanno creato alcuni materiali autoriparanti, soprattutto plastica. Il coautore dello studio Michael Demkowicz, professore di scienza e ingegneria dei materiali alla Texas A&M University, aveva previsto l’autoriparazione dei metalli dieci anni fa.

Demkowicz ha correttamente capito che, in determinate condizioni, sottoporre il metallo a uno stress che normalmente dovrebbe peggiorare le crepe legate alla fatica potrebbe avere l'effetto opposto.

"La mia ipotesi ora è che ci vorranno altri 10 anni per sviluppare applicazioni tangibili delle nostre scoperte", ha detto Demkowicz.

"Quando ho fatto le mie previsioni per la prima volta, alcuni giornalisti hanno detto che stavo lavorando su un T-1000. È ancora fantascienza", ha detto Demkowicz. "Tuttavia, alla fine della serie TV Battlestar Galactica, l'equipaggio ha adattato la tecnologia dei Cylon (una razza robotica immaginaria) per aiutare a guarire i danni da fatica sulla loro nave, facendo in modo che il metallo si comporti più come un tessuto organico in grado di guarire se stesso. ferite. Direi che quello su cui stiamo lavorando è più in linea con l'esempio di "Battlestar Galactica".