哦最近北卡罗来纳州一个阳光明媚的日子，杰里米·瓦格纳看着他的孩子们享受最后一次骑行。在卡洛文兹游乐园入口处附近的停车场等待时，他俯瞰着巨大的过山车“愤怒325”。瓦格纳的孩子们已经骑过几次了，时速高达每小时95英里，但这次父亲注意到了一个奇怪的现象：一条裂缝。其中一个钢支撑梁似乎在晃动每次乘客转弯时都会急速移动。瓦格纳开始录制过山车的视频，当他看到阳光透过裂缝照射时，他赶紧恳求公园工作人员关闭过山车。他们似乎漠不关心，瓦格纳告诉这个华盛顿邮报，但在他的视频疯传后，Carowinds将Fury 325下线，并订购了一个新的替换光束。
但如果不需要更换横梁怎么办？这似乎是一个荒诞的假设——想知道你是否可以用金属制造一个过山车，比如说，它可以自我修复，而不需要维修。哥伦比亚广播公司新闻后来报道在瓦格纳到访前一周，就可以看到“愤怒325”号光束的裂缝。如果金属一开始开裂就开始自我修复呢？这并不超出可能性的范围。
至少，这是德克萨斯农工大学和桑迪亚国家实验室的研究人员在一项新的学习发布于自然在一个强大的显微镜下，他们观察到一个“疲劳裂纹”，这是一种缓慢发展的断裂，Fury 325在一片薄（40纳米厚）的铂箔中自行愈合，铂箔是一种用于珠宝制造和微电子器件的金属。他们写道：“纯金属偶尔会在纳米级自我修复的证据令人惊讶。”。
这一发现会改变我们制造过山车的方式吗？
这些发现对我们如何评估金属结构的磨损以及如何设计新的抗疲劳材料都有启示。疲劳裂纹是机器加工的主要方式之一发生故障重复的应力会导致微观裂纹随时间增长，导致汽车发动机、电子设备、飞机和过山车等主要设备发生故障。科学家已经创造了一些其他的自愈材料，主要是塑料，但直到大约十年前，人们才相信这种过程在金属中是可能的。2013年，现任德克萨斯农工大学教授迈克尔·德姆科维茨（Michael Demkowicz）领导了学习这首先从理论上证明了金属可以自我修复的可能性。
在这项新的研究中，研究人员发现，铂箔可以通过一种称为“冷焊”的过程自行愈合，这种焊接不需要火炬的热量或外部压力。在对金属纳米级裂纹的模拟中，研究人员发现，驱动焊接的是“局部应力状态和晶界迁移的组合”。金属在裂纹尖端周围承受的应力水平可能与其他地方的应力不同。这会影响裂纹的行为，有助于确定它是否会增长或愈合。金属的晶界也很重要：金属由许多微小的晶体或颗粒组成，这些晶体或颗粒在边界处结合在一起，它们可以移动，根据各种因素改变它们在金属中的位置，包括机械应力。研究人员写道，金属显然可以自我修复，这一事实“挑战了工程师如何设计和评估结构材料疲劳寿命的最基本理论。”
这一发现会改变我们制造过山车的方式吗？现在说还为时过早。研究人员承认，由于其特定的实验条件，可能会“将疲劳裂纹愈合的当前观察结果视为罕见或异常的单一事件”。但他们相信，他们的发现表明，自主愈合可以对多种金属起作用。虽然他们只直接用铂箔进行实验，但他们创建了其他金属裂纹愈合过程的原子级模拟。他们写道：“这种现象并不是铂金特有的。”。
对于自愈金属过山车或电子设备、汽车发动机、飞机或桥梁来说，一个明显的障碍是，金属似乎不会像开裂时那样迅速愈合。因此，研究人员观察到的这种冷焊只能减缓裂纹的扩展，而不能完全消除它们。增长率约为10−6 他们写道，“金属断裂表面上的疲劳条纹提供了证据，证明裂纹在每个循环中都会增长，但没有愈合的迹象。”研究人员所说的“循环”是指一种重复的压力源，就像车手在转来转去时，Fury 325过山车在横梁上施加的张力一样。
父亲是一名季节通行证持有者，对游乐园没有任何怨恨。瓦格纳相信工程师们会修复这个景点。“可能会更好，”他告诉华盛顿邮报，“比以前更安全。”现在必须采用老式的修复方法。
主要形象：咖啡馆/Shutterstock
-
Brian Gallagher是鹦鹉螺。在X（以前称为推特）上关注他@bsgallagher公司.
获取Nautilus时事通讯
尖端科学，由最聪明的在世思想家揭开。
