材料科技界的「金鋼狼」？科學家發現可自我修復金屬

編譯／高晟鈞

當我們的身體進行長時間的運動後，肌肉中會堆積乳酸，並造成肌肉痠痛；而這對於金屬製成的機器也是一樣的，這種現象被稱為──金屬疲勞。

金屬疲勞是指由持續受到動態變化而造成的結構劣化。更簡單來說，當機器或金屬不斷進行拉伸或是曲變時，便會造成結構的損壞，而形成微觀的裂痕。這種裂紋會隨著時間推移，而逐漸擴大，直到設備最終失效，是導致事故發生潛藏原因之一。

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然而最近，科學家們首次觀察到金屬碎片在破裂後，又重新融合在一起的現象，顛覆了我們傳統對於金屬的認知。這一開創性的發現，有可能徹底掀起另外一波工業革命。包括自癒發動機、橋梁、飛機等我們常用、且需要高強度拉伸或承重的機械，都將可以自我修復磨損、拉伸所造成的損壞，從而提高其安全性與使用壽命。

「從電子設備中的焊點到汽車發動機，再到我們行駛過的橋樑，這些結構經常會因循環載荷而出現不可預測的故障，從而導致裂紋產生並最終斷裂。當它們出現故障時，我們必須應對更換成本、時間損失，在某些情況下甚至是人員傷亡。這些失敗對美國每年造成的經濟影響達數千億美元。」作者Brad Boyce說道。

這種自我修復金屬的發現，可謂是無心插柳柳成蔭。

當初由Khalid Hatter和Chris Barr所領銜，來自田納西大學的研究團隊正進行一項實驗，希望透過電子顯微鏡技術，以及一種每秒重複拉動金屬末端 200 次的技術，來評估裂紋是如何在奈米級鉑片上形成與擴散的。令人驚訝的是，實驗進行40分鐘後，損壞情況發現了逆轉，裂縫開始重新密合。

很多物質在到達奈米維度後，都會產生質變，而自癒金屬便是一個很好的例子。目前，對於自癒過程仍有許多未知之處，這一發現仍然是材料科學前沿的一次重大發現。

資料來源:SciTechDaily

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