科学家意外捕获金属“自我修复”

金属本身无法“自愈”。一旦金属断裂，人们认为除非外力重塑，否则材料将一直处于断裂状态。但对金属特性的新研究表明，情况并非总是如此。事实上，一些金属似乎可以自然修复——这一发现有朝一日可能会改变地球乃至更远地方的工程设计。

根据上周发表在《自然》杂志上的一项研究，美国新墨西哥州阿尔伯克基市桑迪亚国家实验室和德克萨斯农工大学的材料科学家发现，至少有些金属（这里指的是铜和铂）可以“进行内在的自我修复”。正如《生活科学》杂志最近指出的那样，该团队的发现完全是在纳米级观察这两种材料时偶然发现的。

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这一发现是在测试铂和铜的极小样本的抗压性能时发现的。为此，研究小组通过透射电子显微镜以每秒 200 次的速度对这些金属进行快速、微小的刺激。尽管该设备只施加了类似于蚊子腿部行走的压力，但随着时间的推移，这些金属仍然会出现小裂纹。

这些问题在现实世界中每天都会发生。“从电子设备的焊点到汽车的发动机，再到我们行驶的桥梁，这些结构经常会因为周期性负载而发生不可预测的故障，从而导致裂纹萌生并最终断裂，”桑迪亚国家实验室的材料科学家布拉德·博伊斯在最近的一份新闻稿中说道。“当它们真的发生故障时，我们必须面对更换成本、时间损失，在某些情况下甚至会造成人员伤亡。”

然而，在团队测试的 40 分钟内，铂和铜样品都愈合了，就好像裂缝从未存在过一样。

“金属中的裂纹只会越来越大，而不是越来越小。甚至我们用来描述裂纹扩展的一些基本方程也排除了这种修复过程的可能性，”博伊斯在新闻稿中说道。

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虽然许多研究人员对此感到惊讶，但这种修复能力实际上证实了十年前由麻省理工学院材料科学与工程教授迈克​​尔·德姆科维奇首次提出的理论。2013 年，德姆科维奇试图通过计算机模拟来纠正传统材料理论，表明在某些条件下，金属理论上可以修复应力引起的裂纹。这种惊人能力的关键在于所谓的“冷焊”，即在非常特定的条件下将两个裂纹的侧面压在一起。

还有很多东西需要探索和测试，但这些影响可能影响深远，改变工程师设计和建造一切事物的方式，从地球上的建筑物到太空飞行器。最近的实验是在真空中进行的，但该团队希望了解金属冷焊是否可以在正常大气条件下发生。至少，Demkowicz 认为这一发现是一个很好的提醒，“在适当的情况下，材料可以做我们从未预料到的事情。”