A equipa de pesquisa do Sandia National Laboratories e da Texas A&M University descreveu as suas descobertas na revista Nature. Segundo um dos cientistas de materiais da Sandia, Brad Boyce, foi absolutamente impressionante assistir à regeneração do metal em primeira mão.
O pesquisador destaca que foi confirmado que os metais possuem a sua própria capacidade intrínseca e natural de se curar, pelo menos no caso de danos por fadiga em nano escala, que é uma das formas pelas quais as máquinas se desgastam e, eventualmente, quebram. Tensão ou movimentos repetidos geram trincas microscópicas. Com o tempo, essas rachaduras crescem e espalham-se até que todo o dispositivo quebra ou falha.
A fissura que Boyce e a sua equipa de cientistas viram desaparecer era uma dessas fracturas minúsculas, mas consequentes, medidas em nanómetros. Boyce afirma que, das juntas de solda em dispositivos electrónicos aos motores dos seus veículos e às pontes sobre as quais passam, essas estruturas falham, por diversas vezes, de forma imprevisível devido ao carregamento cíclico que leva ao começo de rachaduras e eventual fractura no metal. Quando falham, é necessário arcar com custos de substituição, perda de tempo e, em alguns casos, até lesões ou perdas de vidas no sector da engenharia.
Teoria do metal que se regenera foi descoberta em 2013
Apesar dos cientistas terem desenvolvido alguns materiais auto-reparáveis, principalmente plásticos, a noção de um metal auto-reparável tem sido, em grande parte, domínio da ficção científica. A estimativa é que rachaduras em metais ficassem maiores, não menores.
Mesmo algumas das equações básicas que utilizamos para descrever o avanço de trincas excluem a chance de tais processos de cura. Em 2013, Michael Demkowicz, então professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, começou a desbastar a teoria convencional dos materiais.
O cientista publicou uma nova teoria, com base em descobertas em simulações de computador de que, sob algumas condições, o metal deveria ser capaz de soldar rachaduras geradas pelo desgaste. A descoberta de que a sua teoria era verdadeira veio inadvertidamente no Centro de Nanotecnologias Integradas, uma instalação do Departamento de Energia operada em conjunto com os laboratórios nacionais de Sandia e Los Alamos.
Metal consegue regenerar-se após 40 minutos de testes
Os cientistas planeavam apenas avaliar como as rachaduras se formavam e se espalhavam por um pedaço de platina em nanoescala, utilizando uma técnica especializada em microscópio electrónico, que desenvolveram para puxar as extremidades do metal repetidamente 200 vezes por segundo.
De forma surpreendente, após cerca de 40 minutos do começo do experimento, o dano mudou de curso. Uma ponta da rachadura fundiu-se como se estivesse a refazer os seus passos, sem deixar vestígios do dano anterior. Com o tempo, a rachadura voltou a crescer numa direcção diferente.
Boyce, que estava ciente da teoria, partilhou os resultados com Demkowicz. O professor afirma que ficou muito feliz com a novidade e, então, recriou o experimento num modelo de computador, comprovando que o fenómeno testemunhado em Sandia era o mesmo que havia teorizado anos antes.
O seu trabalho foi apoiado pelo Escritório de Ciências do Departamento de Energia, Ciências Básicas e Energia, pela Administração Nacional de Segurança Nuclear e pela Fundação Nacional de Ciência.