Si has visto el Terminator películas, quizás recuerdes al robot humanoide que cambia de forma T-1000. Hecho de metal líquido, el T-1000 podía curar instantáneamente las heridas de bala y otras lesiones, su metal simplemente rezumaba y hacía desaparecer cualquier daño. Décadas después de que el concepto de metal autorreparable apareciera en una película, dejó el reino de la ciencia ficción pura y se acercó a la realidad, ya que los científicos observaron metales capaces de curarse a sí mismos por primera vez.

En un documento publicado esta semana en NatUre, un equipo de Sandia National Laboratories y Texas A&M University describió cómo pudieron ver la actividad a nanoescala del platino y el cobre usando un microscopio electrónico.

En realidad, los investigadores no estaban tratando de que los metales se curaran solos, e hicieron su descubrimiento esencialmente por accidente. Estaban trabajando en un experimento destinado a ver cómo se formaban grietas en una pieza de platino, aplicándole una pequeña cantidad de fuerza 200 veces por segundo. Todo esto está sucediendo en una escala que solo es visible a través de un microscopio extremadamente poderoso, lo que le da a "pequeño" un nuevo significado.

Como científico del personal de Sandia y coautor del artículo Brad Boyce ponlo, “Estas películas que estamos mirando son extremadamente delgadas: son un puñado de átomos, por lo que es difícil relacionar las fuerzas que debe aplicar a una película tan delgada antes de que se rompa. Piensa en la pata de un mosquito: ese es el tipo de fuerza que estamos aplicando”.

Mientras los investigadores observaban la formación de nuevas grietas, vieron que sucedía lo contrario: un extremo de una grieta existente se fusionaba nuevamente. Aunque más tarde se volvió a formar en una dirección diferente, el daño inicial desapareció. “Solo se esperaba que las grietas en los metales se hicieran más grandes, no más pequeñas. Incluso algunas de las ecuaciones básicas que usamos para describir el crecimiento de grietas excluyen la posibilidad de tales procesos de curación”, Boyce dijo.

La autocuración del metal ocurrió a través de un proceso llamado soldadura en frío, causado por una combinación de estado de tensión local y migración de límite de grano. Este último se refiere a defectos en la estructura cristalina de los metales. Cuando se aplica fuerza, los defectos se mueven y su movimiento crea una tensión de compresión que activa las capacidades de soldadura en frío del metal.

Debido a que el experimento se realizó a nanoescala, los investigadores aislaron la película de metal en el vacío para asegurarse de que los átomos atmosféricos no afectaran los resultados. Averiguar si la capacidad de autorreparación de los metales se pierde en condiciones no vacías será una de las grandes preguntas que los investigadores analizarán en experimentos posteriores. "Mostramos que esto sucede en metales nanocristalinos en el vacío", Boyce dijo. "Pero no sabemos si esto también se puede inducir en los metales convencionales en el aire".

Si bien la investigación no tendrá aplicaciones inmediatas en el mundo real, podría tener varias importantes en el futuro. El estrés repetido que se ejerce sobre las estructuras metálicas, desde puentes hasta turbinas, las desgasta y hace necesario reemplazar las piezas con regularidad. Si la autocuración pudiera integrarse en nuevos materiales metálicos, podría marcar una gran diferencia en qué tan bien se mantienen las estructuras con el tiempo.

“Desde las juntas de soldadura en nuestros dispositivos electrónicos hasta los motores de nuestros vehículos y los puentes sobre los que conducimos, estas estructuras a menudo fallan de manera impredecible debido a la carga cíclica que conduce al inicio de grietas y, finalmente, a la fractura”, Boyce dijo. “Cuando fallan, tenemos que lidiar con los costos de reemplazo, el tiempo perdido y, en algunos casos, incluso con lesiones o pérdida de vidas. El impacto económico de estas fallas se mide en cientos de miles de millones de dólares cada año para los Estados Unidos”.

Si bien no habrá ningún T-1000 caminando por ahí pronto (gracias a Dios), el metal que puede autorrepararse podría mejorar la seguridad de múltiples componentes de nuestra vida diaria y ahorrarnos tiempo y dinero.

"Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural para curarse a sí mismos, al menos en el caso del daño por fatiga a nanoescala", Boyce dijo. "Fue absolutamente impresionante verlo de primera mano".

Crédito de la imagen: Laboratorios Nacionales Dan Thompson/Sandia

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• Fuente: https://singularityhub.com/2023/07/21/in-a-first-scientists-just-observed-metal-that-can-self-heal/