Wissenschaftler entdecken Beweise für SELBSTHEILUNGSMETALLE

Eine neue Studie von Wissenschaftlern in den Vereinigten Staaten hat Beweise dafür vorgelegt, dass Metallstücke wieder miteinander verschmelzen und sich selbst ohne menschliches Eingreifen heilen.

Die Studie, die in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, fand heraus, dass Stücke von reinem Platin und Kupfer spontan Risse heilten, die durch Metallermüdung bei nanoskaligen Experimenten verursacht wurden. Die Experimente wurden speziell entwickelt, um zu untersuchen, wie sich solche Risse in bestimmten Metallen bilden und ausbreiten, die unter viel Spannung stehen.

„Das war absolut atemberaubend, aus erster Hand zu sehen“, sagte Brad Boyce, ein Materialwissenschaftler bei den Sandia National Laboratories in Albuquerque. „Was wir bestätigt haben, ist, dass Metalle ihre eigene intrinsische, natürliche Fähigkeit haben, sich selbst zu heilen, zumindest im Falle von Ermüdungsschäden im Nanomaßstab“.

Schäden durch Metallermüdung sind eine der wichtigsten Möglichkeiten, durch die sich die von den meisten Maschinen verwendeten Metalle abnutzen und schließlich brechen. Diese Metalle tragen am Ende mikroskopische Risse, nachdem sie wiederholter Spannung oder Bewegung ausgesetzt waren, und dieser Schaden verschlimmert sich mit der Zeit.

In dem in Sandia durchgeführten Experiment verwendeten die Forscher eine Technik, die an den Enden winziger Metallstücke mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 Mal pro Sekunde zog. Sie beobachteten, wie sich fast sofort ein Riss bildete und ausbreitete, aber etwa 40 Minuten nach dem Experiment sahen die Forscher, dass die Metalle wieder miteinander verschmolzen.

Der Heilungsprozess, den die Forscher entdeckten, ist als „Kaltschweißen“ bekannt, und dann werden zwei relativ glatte und saubere Metalloberflächen wieder zusammengeführt, um ihre atomaren Bindungen zu reformieren.

„Im Gegensatz zu den selbstheilenden Robotern im Film ‚Terminator‘ ist dieser Prozess im menschlichen Maßstab nicht sichtbar“, sagte Boyce. „Es geschieht im Nanomaßstab, und wir müssen noch in der Lage sein, den Prozess zu kontrollieren.“ (Related: Vollständig autonome KILLER DRONES jetzt näher an der Realität, da die schnelle Entwicklung der KI weitergeht.)

Die Selbstheilungsprozesse wurden in Platin- und Kupfermetallstücken beobachtet, die etwa 40 Nanometer dick und ein paar Mikrometer breit waren. Boyce stellte fest, dass Simulationen stark darauf hindeuten, dass der Selbstheilungsfaktor auch in anderen Metallen und sogar in Legierungen wie Stahl repliziert werden kann. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um dies zu bestätigen und zu beurteilen, ob die Selbstheilungsprozesse dieser und anderer Metalle letztendlich auf ein nutzbares Niveau skaliert werden können.

Es gibt viele Möglichkeiten, wie selbstheilende Metalle in der Technik verwendet werden können

Boyce und die anderen Forscher stellten fest, dass, wenn dieses erstaunliche Phänomen genutzt werden kann, es zu einer „technischen Revolution“ führen könnte, die zum Bau von selbstheilenden Infrastrukturen und Maschinen wie Brücken und Maschinenmotoren führt. Sie könnten sich sogar vorstellen, dass Fahrzeuge wie Flugzeuge durch Verschleiß verursachte Schäden umkehren und sie sicherer und langlebiger machen.

„Von Lötverbindungen in unseren elektronischen Geräten über die Motoren unseres Fahrzeugs bis hin zu den Brücken, über die wir fahren, scheitern diese Strukturen oft unvorhersehbar aufgrund einer zyklischen Belastung, die zu Risseinleitung und eventuellem Bruch führt“, sagte Boyce. „Wenn sie scheitern, müssen wir mit Wiederbeschaffungskosten, verlorener Zeit und in einigen Fällen sogar Verletzungen oder Verlust von Menschenleben zu tun haben. Die wirtschaftlichen Auswirkungen dieser Misserfolge werden für die Vereinigten Staaten jedes Jahr in Hunderten von Milliarden Dollar gemessen.“

„Meine Hoffnung ist, dass diese Erkenntnis die Materialforscher ermutigen wird, zu bedenken, dass Materialien unter den richtigen Umständen Dinge tun können, die wir nie erwartet haben“, sagte Studienleiter Michael Demkowicz, ein Experte für Materialwissenschaft und -technik und Professor sowohl für das Massachusetts Institute of Technology als auch für die Texas A&M University.

Demkowicz untersucht seit mindestens einem Jahrzehnt selbstheilende Metalle, und er denkt, dass es mindestens ein weiteres Jahrzehnt dauern könnte, um zu sehen, ob die Ergebnisse greifbare Anwendungen haben werden.

„Als ich zum ersten Mal meine Vorhersagen machte, sagten einige der Presse, dass ich an einem T-1000 [Terminator] arbeite. Das ist immer noch Science-Fiction“, sagte Demkowicz. „Am Ende der [TV-Serie] ‚Battlestar Galactica‘ passte die Crew jedoch einige [fremdes Roboterrennen]-Technologie an, um Ermüdungsschäden an ihrem Schiff zu heilen, so dass sich Metall eher wie ein organisches Gewebe verhält, das seine eigenen Wunden heilen kann. Ich würde sagen, woran wir arbeiten, ist eher nach dem Vorbild dieses Beispiels.“

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Dieses Video stammt vom Kanal The Prisoner auf Brighteon.com.