Un morceau de métal fissuré s'est guéri tout seul lors d'une expérience qui a stupéfié les scientifiques : ScienceAlert

Jul 05, 2023

Classez ceci sous « Ce n'est pas censé arriver ! » : Les scientifiques ont observé un métal se cicatrisant lui-même, quelque chose de jamais vu auparavant. Si ce processus pouvait être pleinement compris et contrôlé, nous pourrions être au début d’une toute nouvelle ère d’ingénierie.

Une équipe des Sandia National Laboratories et de la Texas A&M University testait la résilience du métal, en utilisant une technique spécialisée de microscope électronique à transmission pour tirer les extrémités du métal 200 fois par seconde. Ils ont ensuite observé l’auto-guérison à très petite échelle dans un morceau de platine de 40 nanomètres d’épaisseur suspendu dans le vide.

Les fissures provoquées par le type de contrainte décrit ci-dessus sont connues sous le nom de dommages de fatigue : des contraintes et des mouvements répétés qui provoquent des ruptures microscopiques, provoquant finalement la rupture de machines ou de structures. Étonnamment, après environ 40 minutes d’observation, la fissure dans le platine a commencé à se reconstituer et à se réparer avant de recommencer dans une direction différente.

"C'était absolument époustouflant à regarder de première main", déclare Brad Boyce, scientifique en matériaux des Sandia National Laboratories. "Nous ne le recherchions certainement pas."

"Ce que nous avons confirmé, c'est que les métaux ont leur propre capacité intrinsèque et naturelle à se guérir eux-mêmes, du moins dans le cas de dommages dus à la fatigue à l'échelle nanométrique."

Ce sont des conditions exactes, et nous ne savons pas encore exactement comment cela se produit ni comment nous pouvons l'utiliser. Cependant, si vous pensez aux coûts et aux efforts nécessaires pour tout réparer, des ponts aux moteurs en passant par les téléphones, on ne sait pas quelle différence les métaux auto-réparateurs pourraient faire.

Et même si cette observation est sans précédent, elle n’est pas totalement inattendue. En 2013, Michael Demkowicz, spécialiste des matériaux à l'Université A&M du Texas, a travaillé sur une étude prédisant que ce type de guérison des nanofissures pourrait se produire, entraînée par les minuscules grains cristallins à l'intérieur des métaux déplaçant essentiellement leurs limites en réponse au stress.

Demkowicz a également travaillé sur cette dernière étude, en utilisant des modèles informatiques mis à jour pour montrer que ses théories vieilles de dix ans sur le comportement d'auto-guérison du métal à l'échelle nanométrique correspondaient à ce qui se passait ici.

Le fait que le processus de réparation automatique se soit déroulé à température ambiante est un autre aspect prometteur de la recherche. Le métal nécessite généralement beaucoup de chaleur pour changer de forme, mais l’expérience a été réalisée sous vide ; il reste à voir si le même processus se produira dans les métaux conventionnels dans un environnement typique.

Une explication possible implique un processus connu sous le nom de soudage à froid, qui se produit à température ambiante chaque fois que les surfaces métalliques se rapprochent suffisamment pour que leurs atomes respectifs s'emmêlent. En règle générale, de fines couches d’air ou de contaminants interfèrent avec le processus ; dans des environnements comme le vide de l’espace, les métaux purs peuvent être suffisamment rapprochés pour littéralement coller.

"J'espère que cette découverte encouragera les chercheurs en matériaux à considérer que, dans de bonnes circonstances, les matériaux peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas", déclare Demkowicz.

La recherche a été publiée dans Nature.