7月19日,美國桑迪亞國家實驗室和得克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究團(tuán)隊在《自然》雜志上發(fā)表了一篇引人注目的論文,宣布取得了一項具有重大意義的科研突破。在這項研究中,科學(xué)家們首次目睹了一塊金屬碎片在破裂后能夠在沒有任何人為干預(yù)的情況下重新融合在一起的現(xiàn)象。這個讓人驚嘆的發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對材料性質(zhì)的認(rèn)知,并為未來的工程領(lǐng)域帶來了巨大的潛力。

這次研究團(tuán)隊觀察到的裂縫是納米級別的,盡管微小,但這一發(fā)現(xiàn)的重要性不可忽視。在現(xiàn)實生活中,我們常常會遇到電子設(shè)備中的焊點(diǎn)斷裂、車輛發(fā)動機(jī)裂縫加劇甚至橋梁等結(jié)構(gòu)的破損問題。而借助這種能自我修復(fù)的金屬材料來進(jìn)行修復(fù),可以有效消除磨損帶來的損害,提高設(shè)備和結(jié)構(gòu)的安全性和持久性。

這種
金屬材料的
自我修復(fù)能力讓人不禁聯(lián)想到科幻電影
《終結(jié)者2》中那個由
液體金屬打造的
機(jī)器人T1000。
T1000能夠任意改變形狀,而且即使在
中彈后也可以迅速自我修復(fù),給人們留下了深刻的印象。現(xiàn)在,這一科幻情節(jié)即將成為現(xiàn)實。

在2019年的
智能機(jī)器人與
系統(tǒng)國際會議上,
東京大學(xué)JSK實驗室展示了一個
機(jī)器人腿的原型。這個腿的肌腱“
保險絲”由
可修復(fù)骨折的金屬制成,通過
自動熔化并轉(zhuǎn)化成單一部分來實現(xiàn)修復(fù)功能。這項技術(shù)的實現(xiàn)離不開一種
合金,這種合金的
熔點(diǎn)很低,只有
50℃。
螺栓斷裂后,合金周圍的
磁鐵和
彈簧會分開,但它們能夠重新連接
螺栓的兩半。
內(nèi)部加熱器開始工作,將螺栓的兩半
液化并融合在一起,整個修復(fù)過程大約只需要半小時。

盡管這項技術(shù)仍處于發(fā)展的初期,但其潛力不言而喻。如果我們能夠進(jìn)一步改進(jìn)這種
自我修復(fù)合金的性能和穩(wěn)定性,它有望在許多領(lǐng)域引發(fā)一場工程革命。以
汽車工業(yè)為例,通過將這種
合金應(yīng)用于
發(fā)動機(jī)和
車身結(jié)構(gòu),汽車在遭受
撞擊或
磨損時可以自動修復(fù),從而提高
整體安全性和
使用壽命。

同樣地,橋梁和建筑結(jié)構(gòu)也將從這種材料的應(yīng)用中受益,大大減少維護(hù)和修復(fù)的成本和工作量。

此外,
醫(yī)療器械領(lǐng)域也有望受益于這一新發(fā)現(xiàn)。假設(shè)我們能夠利用這種
自我修復(fù)合金制造
假肢或
其他醫(yī)療支持裝置,患者在使用過程中
遭受破損時無需頻繁更換,可以通過自動修復(fù)來延長使用壽命。

雖然這項研究還需要進(jìn)一步的實驗和驗證,但它無疑為
材料科學(xué)和工程領(lǐng)域開辟了新的研究方向。這種具有
自我修復(fù)能力的
金屬材料給工程領(lǐng)域帶來了無限可能,如果能夠進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用,將為我們的生活帶來更多便利和安全。
