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机械制造

研究结果:金属有自愈能力 或有助改善金属疲劳问题

来源:路透社2023-07-26 10:48252

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(华盛顿路透电)好莱坞电影《魔鬼终结者2》里的机器人被子弹击中后,身上的金属会自行愈合。如今,科学家发现金属的这种自愈能力不是科幻情节,而是现实世界里真实存在的金属特性,日后可以运用在金属产品设计上,更好地避免金属疲劳可能造成的灾难性事故。

美国桑迪亚国家实验室的研究员以每秒约200次的频率拉伸和压缩微小金属块,金属块很快出现裂痕,但在实验持续40分钟后,裂痕自行愈合了。研究人员称这种自愈过程为“冷焊接”。

材料科学家博伊斯在《自然》杂志上发表研究结果时说:“冷焊接是一种冶金过程,当两个相对光滑和干净的金属表面接触时,会重新形成化学键。”

不过,他坦言,冷焊接只发生在纳米尺度的微观世界里,肉眼看不见,而且科学家还不能控制整个过程。

实验中所用的金属样品厚度约为40纳米,宽度为几微米。

虽然这种自愈现象目前仅在铂和铜中观察到,但模拟结果表明,像钢这样的合金材料和其他金属也可以自愈。

博伊斯说,科学家可以利用这种特性,定制出新的金属材料。“有了这个新发现,可以有其他材料设计策略或工程方法帮助减轻金属疲劳。这也有助于进一步了解金属疲劳,改进我们的认识和预测金属疲劳何时会出现。”

金属疲劳是指金属在受到外部作用力的反复运动后产生微小的裂纹,久而久之不断恶化。喷气发动机等航空设备和桥梁等基础设施一旦出现金属疲劳,将造成灾难性事故。

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