كتب – باسل يوسف:
في تجربة مذهلة وغير مسبوقة، لاحظ العلماء معدنًا يلتئم ذاتيًا. وإذا كان من الممكن فهم هذه العملية والتحكم فيها بالكامل، فقد نكون في بداية عصر جديد تمامًا من الهندسة.
في دراسة نُشرت العام الماضي، كان فريق من مختبرات ساندي الوطنية وجامعة تكساس إيه آند إم يختبر مرونة المعدن، باستخدام تقنية المجهر الإلكتروني النافذ المتخصصة لسحب أطراف المعدن 200 مرة في الثانية.
ثم لاحظوا الشفاء الذاتي على نطاقات صغيرة للغاية في قطعة من البلاتين بسمك 40 نانومتر معلقة في الفراغ.
الشقوق الناجمة عن هذا النوع من الإجهاد، تُعرف باسم تلف التعب: الإجهاد المتكرر والحركة التي تسبب كسورًا مجهرية، ما يؤدي في النهاية إلى كسر الآلات أو الهياكل.
وكان المدهش أنه بعد حوالي 40 دقيقة من المراقبة، بدأ الشق في البلاتين يندمج مرة أخرى ويصلح نفسه قبل أن يبدأ مرة أخرى في اتجاه مختلف.
قال عالم المواد براد بويس من مختبرات ساندي الوطنية “كان من المذهل تمامًا مشاهدة هذا بأعيننا.. من المؤكد أننا لم نكن نبحث عن ذلك. ما رأيناه أن المعادن لديها قدرتها الذاتية الطبيعية على شفاء نفسها، على الأقل في حالة تلف التعب على المستوى النانوي”.
هذه هي الظروف الدقيقة، ولا نعرف بعد بالضبط كيف يحدث هذا أو كيف يمكننا استخدامه. ومع ذلك، إذا فكرت في التكاليف والجهد المطلوب لإصلاح كل شيء من الجسور إلى المحركات إلى الهواتف، فلا يوجد ما يدل على مقدار الفارق الذي يمكن أن تحدثه المعادن ذاتية الشفاء.
في حين أن الملاحظة غير مسبوقة، إلا أنها ليست غير متوقعة تمامًا. في عام 2013، كان عالم المواد بجامعة تكساس إيه آند إم مايكل ديمكوفيتش، يعمل على دراسة تنبأت بإمكانية حدوث هذا النوع من التئام الشقوق النانوية، مدفوعًا بالحبيبات البلورية الصغيرة داخل المعادن التي تحرك حدودها استجابة للإجهاد.
عمل ديمكوفيتش أيضًا على هذه الدراسة، باستخدام نماذج كمبيوترية محدثة لإظهار أن نظرياته التي دامت 10 سنوات حول سلوك المعدن في الشفاء الذاتي على المستوى النانوي تتطابق مع ما كان يحدث هنا.
حدوث عملية الإصلاح التلقائي في درجة حرارة الغرفة هو جانب واعد آخر من البحث. يتطلب المعدن عادةً قدرًا كبيرًا من الحرارة لتغيير شكله، لكن التجربة أجريت في فراغ؛ ويبقى أن نرى ما إذا كانت نفس العملية ستحدث في المعادن التقليدية في بيئة نموذجية.
يتضمن أحد التفسيرات المحتملة عملية تُعرف باسم اللحام البارد، والتي تحدث في درجات حرارة محيطة كلما اقتربت الأسطح المعدنية من بعضها البعض بما يكفي لتشابك ذراتها معًا.
عادةً، تتداخل طبقات رقيقة من الهواء أو الملوثات مع العملية؛ في بيئات مثل فراغ الفضاء، يمكن إجبار المعادن النقية على الاقتراب من بعضها البعض بما يكفي للالتصاق حرفيًا.
قال ديمكوفيتش: “آمل أن يشجع هذا الاكتشاف باحثي المواد على التفكير في أنه في ظل الظروف المناسبة، يمكن للمواد أن تفعل أشياء لم نتوقعها أبدًا”.
نُشر البحث في مجلة Nature.
اقرأ أيضا:
