金属是目前发现的最强韧的材料之一,它们大多质地坚硬,不易断裂,被广泛应用于各种行业。但金属并非无懈可击,随着时间的推移,由于受力不均或负荷过重,金属也会出现一些微小的裂纹,被称为“疲劳裂纹”。
疲劳裂纹会影响金属的寿命和功能。在飞机、火车、桥梁等结构中,疲劳裂纹可能会造成严重的安全事故。因此,防止疲劳裂纹出现或对裂纹进行修复是工程领域的重要课题。
为了研究金属裂纹是如何产生的,美国一个研究团队开发了一种技术,每秒可重复拉动微小金属片 200 次,并使用专门的电子显微镜观察金属的变化。在一次实验中,科学家对一块纳米级的铂片进行了几十万次的重复拉动,让铂片出现了细微的裂纹。但是,又经过了几万次的拉动后,裂纹竟然变短了,也就是说,部分裂纹又自动愈合了!
这一发现令科学家非常惊讶,于是他们利用计算机模型,从原子层面分析了铂片的结构变化。结果显示,在后来的拉动过程中,铂片裂纹附近的原子排列方式发生了规律性的变化,裂纹两侧的原子重新排列组合,并连接在了一起。
而且,科学家还发现,这种现象不仅可以出现在单一的金属材料中,也可以发生在合金材料中。这个发现也许能帮助科学家开发出具有自愈能力的金属结构,消除大型建筑或设备的安全隐患。
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