|
Несокрушимые роботы-убийцы становятся на шаг ближе
|
|
|
|
Идея неразрушимых роботов-убийц может звучать как что-то прямо из фильма «Терминатор». Но вскоре они могут стать реальностью, поскольку ученые только что впервые стали свидетелями того, как происходит само заживление металла без какого-либо вмешательства человека. Исследование, проведенное в США, перевернуло все, что мы думали, что знали о металлах, показав, что трещины от износа могут на самом деле залечиваться сами собой при определенных условиях. Это открытие может произвести революцию в инженерии, поскольку перспектива создания самовосстанавливающихся двигателей, самолетов и даже роботов уже на горизонте. «Это было потрясающе — наблюдать из первых рук», — сказал Брэд Бойс, ученый из Sandia National Laboratories, который руководил исследованием в Техасском университете A&M. «Мы подтвердили, что металлы обладают собственной естественной способностью к самовосстановлению, по крайней мере, в случае усталостного повреждения на наноуровне».
|
|
|
|
Металлы, которые в настоящее время используются для создания жизненно важной инфраструктуры, такой как мосты и самолеты, подвергаются большому повторяющемуся напряжению и движению, что со временем приводит к образованию микроскопических трещин. В то время как это усталостное повреждение обычно приводит к поломке машин, г-н Бойс и его команда стали свидетелями усадки наноразмерного излома на 18 нм. Это было совершенно неожиданное открытие, поскольку ученые намеревались только оценить, как трещины будут распространяться по куску платины толщиной 40 нм при приложении давления. На 40-й минуте эксперимента повреждение обратилось вспять, т. к. трещина «т-образного соединения» снова слилась воедино, как будто ее никогда и не было. Затем, по мере увеличения давления, трещина росла в другом направлении, за чем изумленные ученые наблюдали в микроскоп. «От паяных соединений в наших электронных устройствах до двигателей наших автомобилей и мостов, по которым мы проезжаем, эти конструкции часто непредсказуемо выходят из строя из-за циклической нагрузки, которая приводит к возникновению трещин и, в конечном итоге, разрушению», — продолжил г-н Бойс.
|
|
|
«Когда они выходят из строя, нам приходится бороться с затратами на замену, потерянным временем и, в некоторых случаях, даже с травмами или гибелью людей. Экономический ущерб от этих неудач измеряется сотнями миллиардов долларов в год для США. «Предполагалось, что трещины в металлах будут только больше, а не меньше. Даже некоторые из основных уравнений, которые мы используем для описания роста трещины, исключают возможность таких процессов залечивания». Хотя многое остается неизвестным о самовосстановлении, ученые считают, что определенную роль мог сыграть процесс, известный как холодная сварка. Это может произойти на вершине усталости металла, позволяя голым металлам «соединяться» при сжатии при контакте. Их исследование было проведено через 10 лет после того, как Майкл Демкович из Массачусетского технологического института выдвинул аналогичную теорию о самовосстановлении металлов. Он продвигал идею о том, что нанотрещины зависят от образования кристаллических дефектов, известных как «дисклинации», для заживления металлов.
|
|
|
|
В этом исследовании исследователи также признали, что это может по-разному влиять на разные кристаллические материалы с разной формой и текстурой зерна. Их наноразмерная платина в основном тестировалась в условиях отсутствия кислорода, поэтому они считают, что есть возможность еще больше исследовать невакуумные условия. Г-н Бойс продолжил: «Степень, до которой эти результаты можно обобщить, вероятно, станет предметом обширных исследований. «Мы показываем, как это происходит в нанокристаллических металлах в вакууме. Но мы не знаем, может ли это также быть вызвано обычными металлами в воздухе». Спустя десять лет после своего собственного исследования г-н Демкович высоко оценил это последнее исследование и выразил свои надежды на будущее. Он сказал: «Я надеюсь, что это открытие побудит исследователей материалов задуматься о том, что при правильных обстоятельствах материалы могут делать то, чего мы никогда не ожидали».
|
|
|
|
Источник
|
