Çatlakları insan müdahalesi olmadan dolduran, yani kendini onarabilen metal, onarım ve bakımda trilyonlarca dolar tasarruf sağlayabilecek kendi kendini iyileştiren makineler ve altyapı inşa etmenin anahtarı olabilir. Bunu robotlara uygulamayı düşündüğünüzde daha endişe verici oluyor, ama belki de çoktan oradayız. Metal parçalar, tekrarlanan yüklere maruz kaldıklarında metal yorgunluğu adı verilen küçük çatlaklar geliştirir. Zamanla, bu onları genellikle feci sonuçlara yol açan yıkıma karşı daha duyarlı hale getirir.
Çözümler açıktır: çatlaması daha uzun süren alaşımları kullanın veya parçaları daha sık değiştirin. Bununla birlikte, Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan Brad Boyce’un üçüncü bir çözümü var: metalin çatlakları bir sorun haline gelmeden önce doldurmasına izin verin. Şimdi ise şimdiye kadar çok küçük ölçekte de olsa bunun mümkün olduğunu kanıtladı. Boyce yaptığı açıklamada, “Şahsen görmek kesinlikle harikaydı,” dedi. “Metallerin, en azından nano ölçekli yorgunluk hasarı durumunda, kendi kendini iyileştirme konusunda doğal bir doğal yeteneğe sahip olduğunu doğruladık.” kesinlikle metal değildir.
Isı çatlakları doldurabilir ama uygulaması kendi kendini iyileştirmeye aykırıdır. Boyes, “Her zaman metaldeki çatlakların küçülmesi değil büyümesi bekleniyordu,” dedi. Ders kitaplarının söylediği kesinlikle budur. “Çatlak büyümesini tanımlamak için kullandığımız bazı temel denklemler bile bu tür iyileşme süreçlerinin olasılığını ortadan kaldırıyor.” Böyle bir ayrılığın kaçınılmaz olmadığı fikri ilk kez 2013 yılında Texas A&M Üniversitesi’nden Profesör Michael Demkovich tarafından yayınlandı. Ancak o zamanlar bu, bilgisayar simülasyonlarının tamamen teorik bir sonucuydu. Ya da izotop yöntemi ile arayışa devam edevektik.
Frekans ve Titreşim
Bunun gerçekten mümkün olduğunu kanıtlamak neredeyse on yıl sürdü, ancak bunlar inatla Demkovich’in fikirlerini hayata geçirmeye çalışan deneyciler değildi. Boyes, “Elbette onu aramadık,” dedi. Ziyaretçi bilim adamları, uçlar 200 Hz frekansta çekildiğinde platinde nano ölçekli çatlakların nasıl oluştuğunu gözlemlemek için Sandia ekipmanını kullandılar. İlk 40 dakika içinde beklendiği gibi çatlaklar oluştu, ancak daha sonra çatlak diğer yönde büyümeden önce 18 nanometre doldu. Bu işleme “yerel gerilimler ve tane sınırı göçünün bir kombinasyonunun neden olduğu bir çatlağın kenarları boyunca soğuk kaynak” diyorlar. Beuys, Demkovich’in çalışmalarından haberdardı ve ona bilgi verdi.
Demkovich, önceki sonuçlarla eşleşen bir bilgisayar modeli oluşturdu ve bunun tahmin ettiği olgunun bir örneği olduğunu doğruladı. Açıkçası, bu davranış platin ile sınırlı olsa da, çöken köprüler veya uçak motorları gibi toplu uygulamalarla ilgili değildir. Ancak Boyce’ye göre, “bu sonuçların ne ölçüde genelleştirilebileceği muhtemelen pek çok araştırmanın konusu olacaktır.” diye ekledi.
Metal yorgunluğuna neden olan sorunun boyutu öyledir ki, küçük bir parça üzerindeki etki bile büyük bir fark yaratabilir. Öncüler, “Yapısal uygulamalarda, operasyonel arızaların yüzde 90’a kadarından yorgunluk sorumludur” diye yazıyor. “Umarım.” Demkovich, “Bu keşif, malzeme araştırmacılarını, doğru koşullar altında malzemelerin hiç beklemediğimiz şeyleri nasıl yapabileceğini düşünmeye teşvik edecek” dedi.
Bu çalışma Nature adresinden derlenmiştir.