Một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia và Đại học Texas A&M (Mỹ) đang kiểm tra khả năng phục hồi của kim loại, bằng cách sử dụng kỹ thuật kính hiển vi điện tử truyền qua máy chuyên dụng để kéo các đầu của một miếng bạch kim 200 lần/giây.
Sau đó, họ quan sát quá trình tự phục hồi của một miếng bạch kim ở quy mô siêu nhỏ dày 40 nanomet đang lơ lửng trong chân không.
Các vết nứt diễn ra trong thí nghiệm trên được gọi là "hư hỏng do mỏi": ứng suất và chuyển động lặp đi lặp lại gây ra các vết nứt cực nhỏ và cấu trúc miếng bạch kim bị hỏng.
Kết quả là chỉ sau khoảng 40 phút quan sát, vết nứt trên miếng bạch kim bắt đầu hợp nhất lại với nhau và tự hàn gắn như chưa có gì xảy ra.
Nhà khoa học vật liệu Brad Boyce từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia cho biết: “Thật tuyệt vời khi được tận mắt chứng kiến. Chúng tôi không dám mơ đến kết quả này".
"Những gì chúng tôi đã xác nhận là kim loại có khả năng tự nhiên, nội tại của riêng chúng để tự chữa lành vết thương, ít nhất là trong trường hợp tổn thương do 'mỏi ở cấp độ nano'", ông Boyce nói thêm.
Hiện nay các nhà nghiên cứu chưa biết chính xác điều này đang xảy ra như thế nào, hoặc cách họ có thể sử dụng nó.
Từ trước tới nay, các vật liệu có khả năng tự phục hồi chủ yếu là nhựa, polyme. Trong khi đó, khái niệm về kim loại tự phục hồi phần lớn vẫn nằm trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng.
Giới chuyên môn cho rằng điều này đã làm đảo lộn các lý thuyết vật chất truyền thống, và có thể mở đường cho một cuộc cách mạng kỹ thuật. Mặc dù vậy, vẫn cần nghiên cứu thêm để hiểu đầy đủ khả năng ứng dụng thực tế của nó.
Kim loại được sử dụng rộng rãi, từ các mối hàn trong thiết bị điện tử, động cơ xe, cho đến những cây cầu khổng lồ. Theo thời gian, những cấu trúc này có thể hỏng hóc ở mức độ không thể đoán trước do tải trọng mà chúng phải đón nhận. Điều này dẫn tới các vết nứt và cuối cùng là đứt gãy.
"Khi chúng hỏng hóc, bạn phải đối mặt với chi phí thay thế, mất thời gian và trong một số trường hợp thậm chí bị thương hoặc mất mạng", bà Boyce chia sẻ thêm. "Tác động về mặt kinh tế của những sự cố này được tính bằng hàng trăm tỷ USD mỗi năm, chỉ riêng đối với Mỹ".
Trước đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu các vật liệu tự phục hồi, chủ yếu tập trung vào nhựa. Tuy nhiên, đồng tác giả nghiên cứu Michael Demkowicz, giáo sư kỹ thuật và khoa học vật liệu tại Đại học Texas A&M, đã thấy trước tiềm năng tự phục hồi của kim loại từ một thập kỷ trước. Và giờ đây, với nghiên cứu thành công này, những dự đoán của ông đã trở thành sự thật.
Dựa trên phát hiện mới, nhóm nghiên cứu cho rằng kim loại dường như có khả năng tự chữa lành vết thương ở một số điều kiện nhất định, ít nhất là ở cấp độ nano.
Trước đó, các chuyên gia trong ngành từng cho rằng khả năng chữa lành vết nứt ở kim loại có thể đã được thúc đẩy bởi các hạt tinh thể nhỏ bên trong, khi chúng thay đổi ranh giới để phản ứng với nhau. Tuy nhiên, họ chưa thể chứng minh được điều này.
Tới nay, mặc dù vẫn chưa thể xác định được nguyên nhân xảy ra đặc tính thú vị nêu trên, nhưng khám phá vẫn là một bước nhảy vọt trong lĩnh vực khoa học vật liệu, và có tiềm năng thiết thực trong môi trường sản xuất.