Een groep wetenschappers die bezig is met onderzoek naar het ontstaan van scheurtjes op nanoschaal in metalen staat voor een raadsel. Een van de minuscule scheurtjes heeft zichzelf tijdens de tests spontaan ‘geheeld’. Zonder enige voorbereiding of verdere handelingen van de onderzoekers verdween het scheurtje in het metaal langzaam van de elektronenmicroscoopbeelden.
De onderzoekers van Sandia National Laboratories en Texas A&M University zeggen dat het fenomeen van het helende scheurtje totaal onverwacht plaatsvond. Het wordt nu een puzzel om uit te vinden hoe dit heeft kunnen gebeuren. ‘Zelfhelende metalen’ zouden een heel scala aan toepassingen kunnen hebben.
Zelf-helende materialen worden in laboratoria al jaren ontwikkeld, maar zijn in de regel gemaakt op basis van polymeren en hybride materialen. Een bekend voorbeeld van zelf-helende polymeren in een consumentenproduct is de LG G Flex smartphone van een aantal jaar geleden. Daar konden krasjes in de behuizing zichzelf helen. Metalen worden veel gebruikt in producten en in de bouw. Over het algemeen zijn metalen sterk maar in de loop der tijd worden ze zwakker totdat ze uiteindelijk zelfs kunnen breken en het product of de constructie faalt. Dat komt ten eerste vaak door het opbouwen van grote hoeveelheden minuscule scheurtjes die door dagelijkse stress in de metalen ontstaan.
Uiteraard wordt er veel onderzoek gedaan om deze processen tot in de fijnste details te leren begrijpen. Men zou dan metalen kunnen ontwikkelen die beter tegen stress bestand zijn, of waarvan het falen nauwkeuriger bepaald kan worden. Dit specifieke onderzoeksteam deed stresstests door platinum 200 keer per seconde iets uit elkaar te trekken in een luchtledige ruimte. De fractuurtjes die zo ontstonden werden bestudeerd met elektronenmicroscopen. In een van de tests, met een 40 nanometer dik stuk platinum, zagen de wetenschappers echter dat het materiaal uit zichzelf begon te helen.
De pijltjes in het plaatje geven de richting van de krachten aan die uitgeoefend werden op het metaal en het groene gedeelte markeert het gedeelte waar spontane heling optrad. Voorlopig houdt het team het erop dat het een vorm van een koude las is die opgetreden is. Kouddruklassen zijn wel eerder waargenomen in metalen in vacuüms, maar normaal gesproken zijn daar flinke drukkende krachten voor nodig. Dit stuk platinum zat wel in een vacuüm, maar er werd verder geen energie in de vorm van hitte of drukkende mechanische krachten toegevoerd.
De onderzoekers stellen als conclusie dat ze nu hebben aangetoond dat metalen zichzelf kunnen helen, in ieder geval in het geval van metaalmoeheid op nanoschaal. Als ze kunnen leren hoe ze consistent scheurtjes kleiner kunnen laten worden in plaats van groter dan zal de wereld er volgens het team anders uit gaan zien.
Bron: ExtremeTech
