金属再生：科学家揭示铜和铂的自我愈合能力

7月25日消息，许多金属一旦断裂，通常无法在没有外力的情况下自行修复。然而，最近的一个科研团队发现，铜、铂等少量金属在纳米级别上具有“内在自我修复”能力，这一发现可能会改变未来的工程设计。

这项研究上周在《自然》期刊上发表，由新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室和得克萨斯A&M大学的材料科学团队共同完成。在观测铜和铂样品的40分钟内，他们观察到这些金属具有自我修复的能力，就像裂缝从未出现过一样。

这一发现对于许多研究人员来说是一个惊喜，但也证实了由麻省理工学院材料科学与工程教授Michael Demkowicz首次提出的十年前的理论。然而，这个理论一直没有经过实验证实。因此，这项新的研究成果可以说是对Demkowicz理论的有力支持。

在这项研究中，科学家们使用了先进的电子显微镜技术，将铜和铂样品放入真空室中观察其断裂行为。他们发现，在一定条件下，铜和铂的断裂表面会重新聚拢，并且裂缝消失。这种自愈现象并不仅仅是表面层的重新排列，而是铜和铂原子在裂缝附近重新排列，填补裂缝的空隙。

这一发现对于工程设计具有重要意义。目前，当金属构件发生断裂时，往往需要进行修复或更换。而如果金属材料本身具有自愈能力，那么就能够延长金属构件的使用寿命，减少维修和更换的成本。此外，自愈能力也可以提高金属构件的安全性和可靠性，减少事故的发生。

对于铜和铂等金属具有自愈能力的原因，科学家们提出了一种可能的解释。他们认为，铜和铂的晶体结构具有一定的弹性，在受到外力作用时能够发生畸变。一旦外力消失，晶体结构就会恢复到初始状态，从而导致裂缝的自愈。这一解释得到了之前的计算机模拟结果的进一步证实。

然而，虽然铜和铂等金属具有自愈能力，但这种能力并不是无穷无尽的。研究人员发现，在应力作用下，金属的自愈能力会逐渐减弱。当应力达到一定程度时，金属就无法自愈了。因此，在实际工程设计中，还需要考虑金属材料的自愈能力的局限性。

尽管如此，这项研究仍然为材料科学和工程领域带来了新的突破。科学家们表示，他们将继续深入研究金属的自愈机制，以进一步提高金属材料的自愈能力。他们希望通过调控金属材料的结构和性质，实现更好的自愈效果。

此外，科学家们还希望将这一发现应用到其他材料中。目前，他们正在研究其他金属以及非金属材料的自愈能力。如果能够在更多的材料中发现自愈现象，那么将有望在未来实现更多材料的自愈性能，进一步推动工程设计的发展。