Selvhelbredende guldpartikler

Selvhelbredende materialer er i stand til selvstændigt at reparere defekter, såsom ridser, revner eller buler, og genoptage deres oprindelige form. Til dette formål, de skal være sammensat af flere komponenter, hvis kombinerede egenskaber resulterer i de ønskede egenskaber. Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) og Technion – Israel Institute of Technology har nu opdaget, at også små partikler af rent guld har overraskende selvhelbredende egenskaber.

At låne formhukommelse til materialer er en meget kompleks, møjsommelig indsats. I rene metaller, selvhelbredende kapaciteter til at reparere mekanisk forårsagede defekter har hidtil været anset for umulige. Imidlertid, de er nu blevet observeret af videnskabsmænd i rent guld. Dette er rapporteret i Avanceret Videnskab tidsskrift.

"Søgningen efter materialer af denne art har hidtil været koncentreret om polymerer, der består af mange komponenter og komplicerede strukturer, " siger Christian Brandl fra Institut for Anvendte Materialer – Materialer og Biomekanik (IAM-WBM). Deres selvhelbredende kræfter var alle baseret på den kollektive transformation af faserne af et eller flere materialer, der udgør dem. Dette skyldes, for eksempel, ved opvarmning, smeltning eller nedbør, som kan ændre materialernes egenskaber. I metallegeringer, formhukommelseseffekten er baseret på det fænomen, at de kan eksistere i to forskellige krystalstrukturer som funktion af en bestemt temperatur. Når dette ændres, metallerne "husker" deres tidligere form, de havde ved den respektive temperatur. Imidlertid, denne selvhelbredende effekt er aldrig fuldstændig i kompositter eller i legeringer.

Selvhelbredende eller formhukommelse i rene metaller var helt ukendt før. Denne effekt er præcis, hvad en gruppe videnskabsmænd omkring Dr. Christian Brandl (KIT) og Eugen Rabkin fra Technion – Israel Institute of Technology nu observerede i guldpartikler. Disse multi-formede partikler genoptog deres individuelle oprindelige former næsten fuldstændigt. Der var ingen deformation af nogen art. "Det fascinerende ved dette er, at de restaurerede partikelformer ikke svarede til dem med den laveste overfladeenergi, som man kunne forvente, " siger Brandl.

Forskerne havde produceret mekaniske defekter i partiklerne først i simuleringer af højeffektcomputere og derefter, i virkeligheden, med målespidsen af ​​et scanningskraftmikroskop. De fandt ud af, at udglødning af lufttemperaturer langt under guldets smeltetemperatur fik guldatomer til at bevæge sig langs overfladetrin tilbage i bulerne, fylde dem næsten helt op. Sådanne overfladetrin forekommer i mange deformerede metaller. Følgelig, Brandl forventer, at også andre metaller har de selvhelbredende egenskaber, der observeres her. Forskerne forventer, at deres resultater vil gøre det muligt at designe robuste komponenter til strukturer mindre end en tusindedel af en millimeter.