Phát hiện kim loại tự liền vết nứt, chuyên gia: 'Chúng ta có thể tiết kiệm hàng nghìn tỷ USD mỗi năm'

Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia và Đại học Texas A&M trong lúc kiểm tra độ bền của kim loại đã phát hiện ra cơ chế tự liền của một miếng kim loại. Phát hiện này hoàn toàn ngoài dự liệu của nhóm nghiên cứu. Họ công bố phát hiện hôm 19/7 trên tạp chí Nature.

Thí nghiệm của nhóm nghiên cứu ban đầu là dùng kỹ thuật hiển vi điện tử truyền qua chuyên dụng để kéo hai đầu kim loại 200 lần mỗi giây. Mục đích của việc làm này nhằm tạo ra những đoạn đứt gãy khi kim loại này biến dạng. Bất ngờ, nhóm nghiên cứu lại quan sát được quá trình phục hồi cấu trúc ở quy mô siêu nhỏ của miếng bạch kim dày 40 nanomet lơ lửng trong chân không. Bằng một cách nào đó, vết nứt trên miếng bạch kim đã hợp nhất và "tự chữa lành" sau 40 phút quan sát.

Theo Sandia Brad Boyce, người đại diện của nhóm các nhà khoa học cho biết: "Chúng tôi không ngờ tới điều này. Chúng tôi cho rằng các vết nứt trên kim loại sẽ ngày càng lớn hơn. Tuy nhiên, sau khi chứng kiến hiện tượng này, những gì chúng tôi có thể xác nhận là kim loại có khả năng tự vá lành, ít nhất trong trường hợp phá hủy do mỏi ở cấp độ nano".

Từ trước tới nay, các nhà khoa học luôn cho rằng chỉ có nhựa và polyme là những vật liệu có khả năng tự phồi hồi. Khái niệm về kim loại tự phục hồi phần lớn vẫn nằm trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng. Trong khi đó, kim loại là vật liệu được sử dụng nhiều trong nhiều lĩnh vực, từ các mối hàn trong thiết bị điện tử, động cơ xe, cho đến những cây cầu khổng lồ. Như chúng ta biết, theo thời gian, những mối hàn sẽ hỏng hóc ở mức độ khó dự đoán do áp lực mà chúng phải đón nhận. Vì vậy, các thiết bị thường rơi vào nhiều trường hợp từ các vết nứt dẫn tới đứt gãy, hỏng hóc.

Quả thực, khám phá này sẽ tạo ra khác biệt to lớn trong việc sửa chữa mọi thứ từ cầu đường tới điện thoại động. Mặc dù vậy, giới chuyên môn vẫn cho rằng cần nghiên cứu thêm để hiểu đầy đủ khả năng ứng dụng thực tế của khám phá này.

Cũng theo bà Boyce: "Khi các thiết bị bị hỏng, con người sẽ phải mất thời gian, chi phí và thậm chí là tính mạng để sửa chữa, thay thế. Tác động về mặt kinh tế của những sự cố này lên tới hàng nghìn tỷ USD mỗi năm. Tuy nhiên, nếu phát hiện này được ứng dụng thành công, chúng ta sẽ tiết kiệm được ngần đó tiền. Chưa hết, một kỷ nguyên kỹ thuật hoàn toàn mới sẽ khai mở."

Hiện các nhà nghiên cứu đang dự định chế tạo ra một loại hợp kim kim loại có khả năng tự chữa liền vết nứt cao hơn nữa để có những ứng dụng cụ thể. Trước đó vài tháng, một nhóm nhà khoa học châu Âu cũng thiết kế thành công một loại vật liệu polymer tự liền. Như vậy, trong tương lai, chúng ta sẽ được sử dụng những chiếc điện thoại, cây cầu, vật dụng có thể tự liền khi bị nứt và thậm chí là mãi mãi không hỏng.

*Nguồn: Sciencealert