Scoperta sorprendente: metalli che si autoriparano
In un esperimento pubblicato nel 2023, un team di scienziati ha osservato un fenomeno straordinario: una sezione danneggiata di metallo che si autoripara. Sebbene la riparazione sia avvenuta solo a livello nanometrico, comprendere la fisica dietro questo processo potrebbe inaugurare una nuova era nell’ingegneria.
Un gruppo di ricerca dei Sandia National Laboratories e della Texas A&M University ha testato la resistenza di un piccolo pezzo di platino sospeso in un vuoto, utilizzando una tecnica specializzata di microscopia elettronica a trasmissione per tirare le estremità del metallo 200 volte al secondo. Durante l’osservazione, hanno notato l’autoriparazione su scale ultra-piccole in una lamina di metallo spessa 40 nanometri.
Il danno da fatica, causato da stress e movimento ripetuti che provocano microfratture, è noto per portare alla rottura di macchine o strutture. Sorprendentemente, dopo circa 40 minuti di osservazione, la frattura nel platino ha iniziato a ricomporsi e a ripararsi, per poi riprendere in una direzione diversa.
Le forze di trazione (frecce rosse) hanno creato una frattura che si è autoriparata (verde) nel metallo di platino. “È stato assolutamente sorprendente osservare questo fenomeno in prima persona,” ha dichiarato Brad Boyce, scienziato dei materiali dei Sandia National Laboratories. “Non stavamo cercando questo risultato. Abbiamo confermato che i metalli possiedono una capacità intrinseca e naturale di autoripararsi, almeno nel caso di danni da fatica a livello nanometrico.”
Queste condizioni sono specifiche e non sappiamo ancora esattamente come avvenga questo processo o come possiamo sfruttarlo. Tuttavia, se si considerano i costi e gli sforzi necessari per riparare tutto, dai ponti ai motori fino ai telefoni, non si può immaginare quanto i metalli autoriparanti potrebbero fare la differenza.
Sebbene l’osservazione sia senza precedenti, non è del tutto inaspettata. Nel 2013, Michael Demkowicz, scienziato dei materiali della Texas A&M University, aveva lavorato su uno studio che prevedeva la possibilità di una guarigione di nanofratture, guidata dai piccoli grani cristallini all’interno dei metalli che spostano i loro confini in risposta allo stress. Demkowicz ha partecipato anche a questo studio, utilizzando modelli computerizzati aggiornati per dimostrare che le sue teorie di un decennio fa sul comportamento autoriparante dei metalli a livello nanometrico corrispondevano a quanto osservato.
Un aspetto promettente della ricerca è che il processo di autoriparazione è avvenuto a temperatura ambiente. Di solito, il metallo richiede molto calore per cambiare forma, ma l’esperimento è stato condotto in un vuoto; resta da vedere se lo stesso processo avverrà nei metalli convenzionali in un ambiente tipico.
Una possibile spiegazione coinvolge un processo noto come saldatura a freddo, che si verifica a temperature ambiente quando le superfici metalliche si avvicinano abbastanza da permettere ai rispettivi atomi di intrecciarsi.
Fonte: Science Alert
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