Forscher erstaunt: Rissiges Metallstück heilt sich selbst
Forschende der Sandia National Laboratories und der Texas A&M University haben beobachtet, wie sich ein Metallstück selbst geheilt hat. Das Team hatte die Widerstandsfähigkeit des Metalls getestet, indem sie 200 Mal pro Sekunde an den Enden des Metallstücks zogen.
Die Risse, die durch die Belastung in dem 40 Nanometer dicken Stück Platin im Vakuum entstanden sind, begannen nach etwa 40 Minuten Beobachtung wieder zusammenzuwachsen. „Es war absolut atemberaubend, das aus erster Hand zu beobachten“, sagt der Materialforscher Brad Boyce von den Sandia National Laboratories. Diese Entdeckung hatte das Team nicht erwartet.
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„Was wir bestätigt haben, ist, dass Metalle eine intrinsische, natürliche Fähigkeit zur Selbstheilung besitzen, zumindest im Fall von Ermüdungsschäden im Nanomaßstab“, sagt er weiter. Noch verstehen die Wissenschaftler*innen den Prozess nicht zur Gänze. Auch ist noch nicht ganz eindeutig, welchen Nutzen sie aus der Entdeckung ziehen könnten.
Nicht ganz unerwartet
Ganz unerwartet ist der Fund aber nicht. 2013 hatte Michael Demkowicz von der Texas A&M University in einer Studie vorhergesagt, dass diese Art der Heilung von Nanorissen tatsächlich stattfinden könnte. Der Prozess könnte durch die winzigen kristallinen Körner im Inneren des Metalls, die ihre Grenzen als Reaktion auf Belastungen verschieben, angetrieben werden.
Interessanterweise fand der automatische Reparaturprozess bei Raumtemperatur statt - zusätzliche Wärme war nicht erforderlich. Eine mögliche Erklärung dafür ist ein Prozess, der als "Kaltverschweißen" bezeichnet wird. Metalloberflächen kommen bei Umgebungstemperaturen so nah aneinander, dass sich ihre Atome „verheddern“.
Zusammenkleben in Vakuum
Von Luftschichten oder Verunreinigungen wird dieser Prozess gestört - in Vakuum aber können Metalle aber so eng zusammenrücken, dass sie zusammenkleben. „Ich hoffe, dass diese Entdeckung Materialforscher dazu ermutigen wird, darüber nachzudenken, dass Materialien unter den richtigen Umständen Dinge tun können, die wir nie erwartet hätten“, so Demkowicz.
Die Studie wurde im Journal Nature veröffentlicht.