Een baanbrekende onthulling van wetenschappers van Sandia National Laboratories en Texas A&M University heeft ons begrip van metalen fundamenteel op de proef gesteld. Het team observeerde een zelfherstellend fenomeen in metalen, waarbij scheuren gevormd door vermoeiing autonoom bleken te genezen, een proces dat scheurflank koudlassen wordt genoemd. Deze onverwachte ontdekking zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de techniek, waardoor mogelijk zelfhelende machines, motoren, bruggen en vliegtuigen kunnen ontstaan.
Het zelfherstellende proces, dat op nanoschaal werd waargenomen, is in tegenspraak met de overtuiging dat scheuren in metalen alleen maar kunnen uitzetten. De eerste theorieën over zelfhelende metalen werden gepostuleerd door Michael Demkowicz, een professor aan de Texas A&M University. De ontdekking, gedaan aan het Center for Integrated Nanotechnologies, wijst ook op de potentiële voordelen hiervan voor de ruimtevaarttechnologie. De onderzoekers beschreven hun bevindingen in het tijdschrift Nature.
- Wetenschappers van Sandia National Laboratories en Texas A&M University ontdekten een baanbrekend zelfherstellend fenomeen in metalen dat “scheurflank koudlassen” wordt genoemd.
- Deze onverwachte ontdekking kan een revolutie teweegbrengen in de techniek en mogelijk leiden tot de ontwikkeling van zelfherstellende machines, motoren, bruggen en vliegtuigen.
- Verder onderzoek is nodig om het proces volledig te begrijpen, de effecten van verschillende atmosferen te onderzoeken en zelfgenezing in conventionele metalen in de lucht op te wekken.
De code kraken: autonome metaalgenezing
Tijdens het bestuderen van het gedrag van vermoeiingsscheurtjes op nanoschaal in metalen, werden wetenschappers verrast door wat ze zagen. Scheuren die zich in het metaal begonnen te vormen, begonnen hun verloop om te keren en zichzelf autonoom te herstellen. Dit ongelooflijke fenomeen, dat ‘scheurflank koudlassen’ wordt genoemd, werd waargenomen in meer dan de helft van de uitgevoerde experimenten, wat suggereert dat het misschien niet zo zeldzaam is als eerder werd gedacht.
Dit proces van zelfgenezing werd waargenomen in stukken puur platina en koper. De scheuren, veroorzaakt door metaalmoeheid, begonnen spontaan te helen tijdens deze experimenten op nanoschaal. De wetenschappers spraken hun optimisme uit dat dit vermogen mogelijk in metalen kan worden ingebouwd, waardoor in de toekomst zelfhelende machines en structuren kunnen worden gemaakt.
Gevestigde theorieën omverwerpen
In de wereld van de materiaalkunde was de algemene overtuiging dat scheuren in metalen alleen maar groter kunnen worden, nooit kleiner. De ontdekking van zelfhelende metalen stelt deze aloude aanname echter op losse schroeven. Michael Demkowicz, een professor aan de Texas A&M University, had eerder een theorie bedacht die suggereerde dat metalen scheuren die ontstaan door slijtage kunnen dichtlassen. De waarnemingen die zijn gedaan in het Center for Integrated Nanotechnologies, een faciliteit van het Department of Energy die gezamenlijk wordt beheerd door Sandia en Los Alamos National Laboratories, hebben nu de theorie van Demkowicz gevalideerd.
De traditionele aanpak om vermoeiingsdefecten in structurele toepassingen te voorkomen was het gebruik van grote veiligheidsfactoren en overontwerpen. Deze nieuwe ontdekking van het vermogen van metalen om zelfstandig hun wonden te helen biedt een alternatieve oplossing, die zou kunnen resulteren in efficiëntere en duurzamere constructies.
De toekomst van zelfhelende metalen
Hoewel dit zelfherstellende proces opmerkelijk is, is het belangrijk op te merken dat het alleen is waargenomen op nanoschaalniveau, waarbij alleen het leidende segment van de scheur geneest. Inzicht in het fundamentele proces van vermoeiingsbreuk en zelfgenezing zou ingenieurs kunnen helpen om principes te ontwikkelen om vermoeiingsbreuk in constructies te beperken.
De mogelijke toepassingen van zelfherstellende metalen zouden enorm kunnen zijn. Hoewel de praktische toepassingen en langetermijnimplicaties nog volledig moeten worden begrepen, suggereren onderzoekers dat ruimtetechnologie een vroege kanshebber zou kunnen zijn voor de implementatie van zelfhelende metalen. Ze erkennen echter ook dat het tien jaar of langer kan duren voordat zelfgenezing in dergelijke toepassingen wordt opgenomen.
Bovendien willen de onderzoekers graag onderzoeken onder welke omstandigheden dit genezingsproces kan plaatsvinden, wat de mogelijke toepassingen ervan zijn in verschillende atmosferen en of het kan worden geïnduceerd in conventionele metalen in de lucht.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
