国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
美发现金属材料自我修复机制 为设计出可自我复原的金属打开大门
2013-10-17 03:44:58 作者:田学科来源:

  自然界中的生物体和具有记忆功能的有机材料等,在遭受损伤时具有自我康复的功能。麻省理工学院的研究人员在一项金属特性实验中意外发现受损的金属也具有自我修复的功能。
  金属合金分子结构电脑模拟显示,微晶粒之间的边界会在压力下出现裂痕。大多数金属都是由细微的晶粒构成,这些晶粒的大小和方向能够影响金属的强度和特性。但在某些条件下,压力可以让这种晶粒的微观结构发生改变:使晶界(晶粒边界)发生移动,而晶界移动则是修复“创伤”的关键。
  近几十年来,科研人员对固体金属中晶界的移动一直开展着研究,但发现只有某些晶界才发生导致自我修复的现象,即只有部分晶界延伸到一个晶粒,但不是所有部分。这造成了一种被称之为“向错”的缺陷。实际上早在一个世纪前“向错”就已经被观察到,但当时认为这只是一种奇特现象。当麻省理工学院(MIT)材料科学和工程教授迈克尔·戴姆克维兹和研究生徐国强在实验中意外发现,金属中晶界在受外力作用产生裂痕后可以开展全面的修复行为,而且这种自我修复功能其实是向错缺陷带来的结果。
  为重现这一现象,他们为之建立了计算机模型,通过模型演示能清楚地观察到金属材料在遭受外力创伤时,晶界发生移动从而完成自我修复的过程。戴姆克维兹教授认为,金属内部原则上都存在一个缩小外力造成裂痕的机制。
  向错有强烈的应力场,“实际上它们完全可以减弱外加负载产生的影响。”戴姆克维兹教授说,“当破裂的材料两边被撕开时,这种机制阻止裂痕不再进一步扩大,并且使之产生愈合。”
  发现这个机制后,MIT的研究人员计划进一步研究如何设计出相应的金属合金,以便在特殊应用条件下产生自我修复的功能。戴姆克维兹教授指出,合金微观结构控制技术已经存在,现在只需要计算出如何获得理想的结果。“我们为之打开了通途,如何设计出可以自我复原的金属材料不会太久。”
  详细研究成果发表于近期出版的《物理评论通讯》上。

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心