Pozorování prasklin v kovu elektronovým mikroskopem. Kredit: Craig Fritz / Sandia Labs.

Je skvělé, když nějaký poškozený materiál opraví sám sebe. Takové více či méně samoopravné materiály se již objevily. Většinou šlo ale o plasty či kompozitní materiály. Prakticky nikdo nečekal, že by se taková schopnost mohla objevit u kovu. Ne, že by to nebylo žádoucí, ale vlastnosti kovů to z pohledu odborníků do značné míry vylučovaly.

Zeleně zvýrazněná část se samovolně zaceluje. Kredit: Dan Thompson / Sandia Labs

Tyhle představy se právě zbortily jako domeček z karet. Může za to tým odborníků, který vedl materiálový vědec Brad Boyce z laboratoří Sandia National Laboratories. S kolegy se stali jako první svědky pozoruhodného jevu, kdy se kusy kovu zacelily bez lidské intervence.

Pokud se ukáže, že pozorovaný jev je prakticky využitelný, mohlo by to přinést revoluci v konstrukci strojů i staveb. Samoopravné motory, letadla nebo třeba mosty by byly bezpečnější pro okolí, a také by déle vydržely. Ekonomický přínos by mohl být závratný. Jen v USA spolknou rozličné poruchy a opotřebení materiálu stovky miliard dolarů ročně.

Logo. Kredit: Sandia Labs.

Boyce si to vyloženě užívá. Bylo podle něj naprosto ohromující poprvé sledovat něco takového. Blesk z čistého nebe to ale úplně nebyl. V roce 2013 Michael Demkowitz z MIT přišel s novou teorií, založenou na počítačových simulacích, podle které by kovy za jistých okolností mohly samy zacelovat praskliny vzniklé při používání materiálu.

Nikdo ale nečekal, že se doklad pro tuto teorie najde při výzkumu Boyceho týmu. Jejich cíl byl úplně jiný. Sledovali vznik a šíření prasklin v nepatrném kusu platiny, s pomocí speciální metody pozorování elektronovým mikroskopem. Během experimentu si všimli, že došlo k úplnému zacelení vytvořené praskliny, aniž by bylo patrné, že tam předtím nějaká byla.

Vše nasvědčuje tomu, že materiáloví vědci spustí rozsáhlý výzkum objeveného fenoménu. Jak to bývá, hned se vyrojila spousta otazníků. Jak vlastně funguje samoopravný proces u kovu? A bude ho možné prakticky využít. Boyce připomíná, že jejich tým pozoroval samoopravení v nanokrystalickém kovu, který byl umístěný ve vakuu. S kolegy chtějí pochopitelně zjistit, co se stane, když půjde o běžný kov a v pokojových podmínkách. Demkowitz je objevem nadšený, především proto, že by mohl materiálové vědce povzbudit k pátrání po nečekaných fenoménech.

Video: Inventing a New Metamaterial at Sandia National Laboratories

Literatura

Sandia Labs 19. 7. 2023.

Nature online 19. 7. 2023.