처음으로 과학자들은 금이 간 후 금속이 스스로 치유된다는 사실을 발견했습니다. 이는 스스로 수리할 수 있는 구조와 로봇을 만드는 길을 열 수 있는 관찰입니다.
그러나 상승을 걱정하는 사람들을 위해 터미네이터 로봇은 현실적입니다. 하지 말 것: 새로 발견된 메커니즘은 소수의 광물과 믿을 수 없을 정도로 작은 규모에서만 작동합니다. 적어도 지금은 말입니다.
“물론 제품 엔지니어가 이러한 발견을 의도적인 엔지니어링 접근 방식으로 변환하여 구조 응용 분야에서 자동으로 자가 치유 금속을 생성하고자 하는 산업이 많이 있습니다.”라고 주 저자는 말했습니다. 브래드 보이스뉴멕시코 주 앨버커키에 있는 Sandia National Laboratories의 재료 과학자는 Live Science에 말했습니다. “자가 치유 금속은 항공기 날개에서 자동차 서스펜션 시스템에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 유용할 수 있습니다.”
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과학자들은 이전에 금속이 스스로 수리할 수 없다고 가정했지만, 나노미터 크기의 백금과 구리 조각을 연구하는 과학자들이 우연히 발견한 새로운 발견은 이러한 결론을 뒤집었습니다.
금속은 응력이나 반복적인 움직임에 의해 손상되어 제트 엔진, 교량 및 기타 중요한 구조물의 치명적인 고장을 초래할 수 있는 미세한 균열 네트워크를 생성합니다.
그러나 모든 재료가 반복되는 응력에 의해 파손되는 것은 아닙니다. 일부 현대 폴리머는 심지어 고대 로마 콘크리트 시간이 지남에 따라 미세 균열을 복구하는 것으로 나타났습니다.
2013년 한 연구팀은 컴퓨터 모델을 사용하여 미네랄도 치유 효과를 발휘할 수 있음을 보여주었지만 필요한 정확한 규모로 미네랄을 연구할 수 없었기 때문에 실제 증거를 얻을 수 없었습니다.
7월 19일 저널에 발표된 새로운 연구에서 자연투과 전자 현미경이라는 장치를 사용하여 과학자들은 나노 크기의 금속 조각이 반복되는 스트레스에 어떻게 반응하는지 조사했습니다. 이 장치는 초당 200개의 작은 금속 잡아당김 형태로 모기 다리를 밟는 것과 같은 아주 작은 힘을 가했습니다.
두 가지 금속에서 구리 그리고 백금재료 전체에 균열이 나타나고 커졌습니다. 그러나 40분 후에 금속이 다시 융합되어 균열의 흔적을 남기지 않았습니다.
Boyce에 따르면 이 기적적인 자가 수리에 대한 설명은 “냉간 용접”이라는 프로세스에 있습니다.
“요컨대, 나노스케일에서 균열 끝 주변의 국부적 조건은 균열의 두 면이 서로 밀게 만든다”고 Boyce는 말했습니다. “접촉 시 금속공학자들이 ‘냉간 용접’이라고 부르는 공정에서 양면이 함께 융합됩니다. 이 공정은 항상 발생하는 것처럼 보이지 않지만 국지적 조건으로 인해 날개 접촉이 발생하는 경우에만 발생합니다.”
연구자들의 새로운 관찰의 타당성은 아직 알려지지 않았습니다. 첫째, 냉간 용접 공정을 관찰하기 위해 과학자들은 대기가 없도록 진공 내부에서 금속을 분리했습니다. 원자 장비를 방해했습니다. 이것은 프로세스가 진공 상태에서만 작동하는지 여부를 아직 알지 못한다는 것을 의미합니다.
마찬가지로, 자가 수리가 가능한 잠재적인 금속의 범위도 알려져 있지 않습니다. 과학자들은 백금과 구리에서만 냉간 용접을 관찰했지만 강철과 같이 일반적으로 사용되는 구조용 금속도 이러한 위업을 수행하는지 여부는 아직 명확하지 않습니다.
사이즈 문제도 있다. 사용된 광물은 작고 그 구조가 매우 정돈되어 있었습니다. 매크로미네랄이 치유를 유도할 수 있는지도 알려지지 않았습니다.
그러나 과학자들은 그들의 발견이 내구성을 위해 금속 구조를 만들고 엔지니어링하는 방식에 근본적인 변화를 가져올 수 있고 대기 입자가 문제가 되지 않는 우주 비행에 응용할 수 있다고 조심스럽게 낙관하고 있습니다.
“사실, 우리는 이 과정이 우리가 일상 생활에서 사용하는 일반 금속 및 합금에서도 이미 어느 정도 발생할 수 있다고 생각합니다. 적어도 산소에 노출되지 않은 표면 아래 균열, 아마도 표면 균열에 대해서도 말입니다.”라고 Boyce는 말했습니다. “그러나 그것을 최대한 활용하기 위해 재료 섹션에서 생각하고 미세 구조를 설계할 수 있습니다.”
