I minerali si rigenerano: una scoperta che sfida le teorie

Esplorando il mondo della mineralogia, gli scienziati hanno assistito a un evento straordinario: pezzi di metallo si sono rotti, poi si sono fusi di nuovo senza alcun intervento umano.

Questa scoperta, che sfida le teorie scientifiche di base, potrebbe aprire la strada a un vero cambiamento nel campo dell’ingegneria. Immagina motori, ponti e aeroplani che potrebbero rigenerarsi dopo i danni causati dall’usura, prolungandone la vita e la sicurezza.

Ricercatori di Laboratori Nazionali Sandia La Texas A&M University ci ha parlato della loro scoperta sulla rivista natura.

Il fenomeno osservato da questi scienziati è semplicemente sorprendente. Secondo Brad Boyce, scienziato dei materiali presso Sandia, i minerali hanno “La capacità intrinseca e naturale di ripararsi, almeno in caso di danno da nanofatica“.

IL Danni da fatica È uno dei meccanismi attraverso i quali le macchine si consumano e alla fine si guastano. Lo stress o il movimento ripetuto provocano la formazione di piccole crepe. Queste crepe crescono e si diffondono nel tempo, fino a quando l’intero dispositivo si rompe o, in termini scientifici, fallisce. Il gruppo di ricerca ha notato la scomparsa di una di queste minuscole e cruciali frazioni, misurate in nanometri.

La scoperta inaspettata verificata dal creatore della teoria

Nel 2013, Michael Dimkovic, allora assistente professore presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del MIT, ha sfidato la teoria dei materiali tradizionali. pubblicato A nuova teoriabasato su una simulazione al computer, secondo la quale, in determinate condizioni, un metallo dovrebbe essere in grado di saldare crepe da corrosione.

La scoperta della validità della sua teoria è arrivata inaspettatamente al Center for Integrated Nanotechnologies, una struttura dell’Office of Energy del Dipartimento dell’Energia, che è gestita congiuntamente da Sandia e Los Alamos National Laboratories.

Khaled Hattar, ora professore associato presso l’Università del Tennessee, Knoxville, e Chris Barr, ora nell’Ufficio per l’Energia Nucleare del Dipartimento dell’Energia, stavano conducendo l’esperimento a Sandia quando hanno fatto la scoperta. Stavano semplicemente cercando di valutare come si formano e si propagano le crepe attraverso un campione di platino su scala nanometrica utilizzando una tecnica di microscopia elettronica specializzata che hanno sviluppato.

“Le crepe nei metalli dovevano essere più grandi, non più piccole. Anche alcune delle equazioni di base che usiamo per descrivere la crescita delle fessure escludono la possibilità di questi processi di guarigione.ha spiegato Brad Boyce.

Un passo avanti nella scienza dei materiali

C’è ancora molto da scoprire sul processo di autoriparazione, incluso se diventerà uno strumento pratico nella produzione. “La generalizzabilità di questi risultati sarà probabilmente oggetto di ulteriori ricerche.ha aggiunto Brad Boyce.

Eppure, nonostante tutte le incognite, la scoperta rimane un balzo in avanti alle frontiere della scienza dei materiali. “Spero che questa scoperta incoraggi i ricercatori di materiali a considerare che, nelle giuste condizioni, i materiali possono fare cose che non ci saremmo mai aspettati.Michael Dimkovic ha concluso.

artificiale

Questa ricerca rivoluziona la nostra comprensione dei minerali e del loro comportamento di fronte ai danni. La scoperta della capacità di autoripararsi potrebbe aprire la strada a grandi progressi tecnologici, rendendo le nostre strutture e macchine più resistenti e durevoli. Tuttavia, rimangono molte domande e saranno ulteriormente approfondite per determinare l’applicabilità di questi risultati.

Per una migliore comprensione

Cosa significa “danno da fatica”? È l’usura graduale di un materiale sotto l’influenza di sollecitazioni o movimenti ripetitivi.

Cos’è l’autoguarigione di un minerale? È il processo osservato in cui il metallo è in grado di “saldare” le crepe formate dalla corrosione, sostanzialmente riparandosi.

Quali potrebbero essere le applicazioni di questa scoperta? Se questa capacità di autoriparazione può essere sfruttata, può essere utilizzata per rendere strutture e macchine (ponti, aeroplani, motori, ecc.) più resistenti e durevoli.

Illustrazione dell’immagine principale: segni verdi dove una crepa si è formata e poi guarita in questa rappresentazione artistica della nanoscala autorigenerante del metallo, scoperta dai Sandia National Laboratories. Le frecce rosse indicano la direzione della forza di trascinamento che ha innescato inaspettatamente questo fenomeno. (Foto di Dan Thompson)

[ Rédaction ]