在桑迪亞國家實驗室發現的金屬納米級自我修復的藝術渲染中，綠色標記了裂縫形成的地方，然后又融合在一起。紅色箭頭表示意外觸發該現象的拉力方向。圖片來源：桑迪亞國家實驗室
科技日報記者 張佳欣
科學家們首次目睹了金屬碎片在沒有任何人為干預的情況下破裂，然后又重新融合在一起。如果新發現的現象能夠被利用，它可能會帶來一場工程革命。在這場革命中，自我修復的發動機、橋梁和飛機可消除磨損造成的損害，使其變得更安全、更持久。美國桑迪亞國家實驗室和得克薩斯農工大學的研究團隊19日在《自然》雜志上描述了此項發現。
此次，研究團隊看到消失的裂縫是納米級的裂縫，雖小卻舉足輕重。桑迪亞國家實驗室材料科學家布拉德·博伊斯表示，從電子設備中的焊點到車輛的發動機，再到開車經過的橋梁，這些結構經常由于循環載荷而出現不可預測的故障，從而導致裂縫萌生并最終斷裂。
自我修復金屬的概念在很大程度上一直僅存在于科幻小說中。此前理論認為，金屬裂縫只會變大，而不會變小。2013年，科學家發表了一項基于計算機模擬結果的新理論，即在一定條件下，金屬能夠愈合因磨損而形成的裂縫。在桑迪亞和洛斯阿拉莫斯國家實驗室聯合運營的集成納米技術中心，這一理論得到了證明。
研究團隊此次開發了一種每秒可重復拉動金屬末端200次的技術，并使用專門的電子顯微鏡來評估裂縫是如何在一塊納米級的鉑片上形成和擴展的。實驗進行了大約40分鐘后，損傷發生逆轉。裂縫的一端重新融合在一起，沒有留下曾經受損的痕跡。隨著時間的推移，裂縫又沿著不同的方向重新擴展。
團隊表示，這一發現是材料科學前沿的一次飛躍。
總編輯圈點
這幾乎相當于材料界的“破鏡亦重圓”！此次科學家雖然目睹了真空中納米晶體金屬發生了自我修復的情況，卻還有很多未知之處。關于金屬自我修復過程，人們知其然但不知其所以然，也不清楚是否能在現實世界空氣中的傳統金屬中，誘導出同樣的現象。這其中的神秘和不確定性，正是科學研究進一步展開的推動力。
