In una scoperta che potrebbe rivoluzionare il mondo dell’ingegneria e della tecnologia, un team di ricercatori ha osservato un fenomeno straordinario: un metallo capace di auto-ripararsi. Sfida agli assunti tradizionali sulla scienza dei materiali, questa scoperta potrebbe segnare l’inizio di una nuova era. Nel 2023, un gruppo di scienziati dei Sandia National Laboratories e della Texas A&M University ha sottoposto un campione di platino a stress meccanici estremi, osservandone la risposta a livello atomico. Con grande sorpresa, hanno notato che una crepa, provocata dalle sollecitazioni ripetute, si è spontaneamente richiusa, come se il metallo avesse una capacità innata di autoripararsi. Questa capacità di “auto-guarigione”, al momento osservata solo a livello nanometrico, potrebbe aprire nuove frontiere nella progettazione di materiali più resistenti e duraturi, con impatti significativi in settori come l’aerospaziale, l’automotive e l’energia:
«La fatica nei metalli comporta un cedimento graduale attraverso la propagazione incrementale di crepe sotto carico meccanico ripetitivo. Nelle applicazioni strutturali, la fatica è responsabile fino al 90% dei guasti in servizio 1,2 . La prevenzione della fatica si basa sull’implementazione di grandi fattori di sicurezza e di una sovraprogettazione inefficiente 3» – osservano gli autori di uno studio scientifico cui esito è stato pubblicato nel corso del 2023 sulla nota rivista Nature. Nella pubblicazione scientifica, i ricercatori hanno poi aggiunto:
«Nella progettazione metallurgica tradizionale per la resistenza alla fatica, le microstrutture sono sviluppate per arrestare o rallentare la progressione delle crepe. Si presume che la crescita delle crepe sia irreversibile. Al contrario, in altre classi di materiali, esiste un’alternativa convincente basata su meccanismi di guarigione latenti e inversione del danno4,5,6,7,8,9. Qui, segnaliamo che le crepe da fatica nei metalli puri possono subire un’auto-guarigione intrinseca. Osserviamo direttamente la progressione precoce delle crepe da fatica su scala nanometrica e, come previsto, le crepe avanzano, si deviano e si arrestano alle barriere microstrutturali locali. Tuttavia, inaspettatamente, è stato anche osservato che le crepe guariscono tramite un processo che può essere descritto come saldatura a freddo del fianco della fessura indotta da una combinazione di stato di stress locale e migrazione del bordo del grano. La premessa che le crepe da fatica possano guarire autonomamente nei metalli tramite interazione locale con caratteristiche microstrutturali sfida le teorie più fondamentali su come gli ingegneri progettano e valutano la durata della fatica nei materiali strutturali. Discutiamo le implicazioni per la fatica in una varietà di ambienti di servizio» – hanno concluso gli autori dello studio scientifico, consultabile online al seguente link.
Fonte: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06223-0
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