Bilim insanları, yaptıkları bir çalışma sırasında bir metalde bulunan çatlakların nano ölçekte de olsa kendi kendilerine tamir olabildiklerini ortaya koydu. Bu durumun nedenleri ortaya çıkarıldığında mühendislikte yeni bir çağ başlayabilir.
Teksas A&M Üniversitesi Sandia Ulusal Laboratuvarlarında araştırmalarına devam eden bilim insanları, metallerin dayanıklılıklarını incelerken beklenmedik bir gözleme imza attı. Özelleştirilmiş bir elektron mikroskobuyla platini inceleyen araştırmacılar, platinin üzerinde bulunan nano ölçekteki çatlakların zamanla kendi kendilerine ortadan kalktığını keşfetti. Böyle bir şey daha önce gözlemlenmemişti.
Metal yorgunluğuna çözüm bulunabilir
Araştırmacılar, vakumlu ortamda inceledikleri 40 nanometrelik aşırı küçük platin tabakalardaki çatlakların zamanla kaybolduğunu, metalin kendini tamir ettiğini gözlemledi. Metallerin üzerindeki baskı ve yaptıkları hareketler bu türden çatlaklara neden olabiliyor. Bu çatlaklara yorgunluk hasarı ya da metal yorgunluğu adı veriliyor. Bir noktadan sonra metal yapıların yıkılmasına neden olabilecek bu olgu, uzun zamandır çözüme kavuşmayı bekliyor.
Araştırmacıların yaptığı 40 dakikalık gözlemde ise platinin bir süre sonra yeniden birleşmeye başladığı ve çatlakların, âdeta kusursuz bir kaynakla birleştiği göze çarptı. Bu sonucu araştırmacılar da da beklemiyordu.
Sandia Ulusal Laboratuvarından Materyal Araştırmacısı Brad Boyce, “Böyle bir şeye ilk elden tanık olmak kesinlikle çarpıcıydı.” ifadelerini kullanıyor. Boyce, “Kesinlikle bunu aramıyorduk. Doğruladığımız şey ise metallerin, en azından nano ölçekte yorgunluk hasarı açısından içsel, doğal bir kendilerini yenileme yetenekleri olduğu oldu.” dedi.
Mühendislikte yeni bir dönem başlayabilir
Şu anda metallerin kendilerini tamir edebilmeleri için gereken koşullar, tamir sürecinin nasıl gerçekleştiği ya da metallerin bu becerisini nasıl kullanabileceğimiz konularında kesin bir bilgimiz yok. Yine de köprüler, gökdelenler gibi dev yapılardan akıllı telefonlara kadar her yerde kullandığımız metaller için ciddi tamirat bedelleri ödeniyor. Bu bedellerin ortadan kalkması ve yapıların ömürlerinin artması insanlığa büyük katkı sağlama potansiyeline sahip.
Öte yandan yeni gözlemlenen metallerin kendilerini tamir yeteneği çok da beklenmedik değil. Daha önce de Michael Demkowicz adlı bir araştırmacı, metal yapıların strese tepki olarak yapılarını değiştirmeleriyle bu özelliklerin açığa çıktığını savunduğu bir model geliştirmişti. Demkowicz’in modeli ile bu çalışma birbirini destekler nitelikte.
Metallerin kendi kendilerini tamir edebilmesi, soğuk kaynak adı verilen yöntemle de açıklanabilir. Bu yöntemde, oda sıcaklığında ya da düşük sıcaklıklar da metal yüzeyler yeterince yakınlaştırıldığında atomları bağlar kurarak kaynak yapılmasını sağlıyor. Normal şartlar altında yan yana koyulan iki metal birleşmiyor çünkü havadaki parçacıklar ya da kirletici etmenler atomların yeterince yakınlaşmasını engelliyor. Vakumlu ortamda ise böyle bir engel bulunmuyor.
Araştırma, Nature’da yayımlandı.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/cracked-piece-of-metal-heals-itself-in-experiment-that-stuns-scientists
