في تجربة أثارت دهشة العلماء، تم رصد معدن يعيد ترميم نفسه بعد تعرضه للتشقق، إذا تمكن الباحثون من فهم هذه الظاهرة بالكامل والسيطرة عليها، فقد نشهد بداية عصر جديد في مجال الهندسة.

نشر فريق من مختبرات ساندايا الوطنية وجامعة تكساس إيه آند إم دراسة العام الماضي، حيث اختبروا قدرة معدن على تحمل الإجهاد باستخدام تقنية متقدمة للمجهر الإلكتروني النافذ.

خلال التجربة، تم سحب أطراف قطعة بلاتين سمكها 40 نانومتر، معلقة في فراغ، بمعدل 200 مرة في الثانية.

كيف تتشكل التشققات؟

التشققات الناتجة عن الإجهاد المتكرر تُعرف باسم "ضرر الإجهاد": وهي كسرات مجهرية تسببها الحركة المتكررة، ما يؤدي في النهاية إلى انهيار الآلات أو الهياكل.

بعد حوالي 40 دقيقة من المراقبة، بدأت الشقوق في قطعة البلاتين تلتحم مجددا وتعيد ترميم نفسها، قبل أن تستأنف التصدع في اتجاه مختلف.

صرح العالم "براد بويز" من مختبرات ساندايا قائلاً:

"كان من المذهل مشاهدة ذلك بشكل مباشر. لم نكن نتوقع حدوثه. ما أكدناه هو أن المعادن تمتلك قدرة داخلية طبيعية على ترميم نفسها، على الأقل في حالات ضرر الإجهاد على المستوى النانوي".

الفوائد المحتملة

إذا أمكن استغلال هذه الظاهرة، فإنها قد تحدث تغييرًا جذريًا في تقنيات إصلاح البنى التحتية، مثل الجسور والمحركات وحتى الهواتف.

رغم أن الظاهرة غير مسبوقة، إلا أنها ليست مفاجئة تماما. في عام 2013، عمل العالم "مايكل ديمكوفيتش" من جامعة تكساس على دراسة توقعت حدوث ترميم ذاتي للشقوق النانوية، بناءً على حركة الحبيبات البلورية داخل المعادن استجابةً للإجهاد.

ديمكوفيتش شارك أيضا في الدراسة الحديثة، حيث أثبتت النماذج الحاسوبية الجديدة صحة توقعاته القديمة بشأن سلوك المعادن على المستوى النانوي.

تم توثيق عملية الترميم بتفاصيل دقيقة من خلال فيديو ديناميكي، مما أظهر كيف التحمت الشقوق تلقائيا عند درجة حرارة الغرفة.

دور "اللحام البارد"

يُعتقد أن هذه الظاهرة مرتبطة بما يُعرف بـ"اللحام البارد"، وهي عملية تحدث عندما تتلامس أسطح المعادن بدرجة كافية تحت درجات حرارة محيطة، مما يجعل الذرات تتشابك مع بعضها البعض.

صرح ديمكوفيتش:

"آمل أن تُشجع هذه النتائج الباحثين في مجال المواد على إعادة النظر في القدرات غير المتوقعة التي يمكن أن تمتلكها المواد في ظل الظروف المناسبة"

على الرغم من أن الظاهرة تحتاج إلى مزيد من البحث، إلا أنها تُبشر بإمكانية تطوير مواد ذاتية الترميم، مما قد يوفر الجهد والمال في إصلاح الهياكل والآلات.