In un esperimento che sfida le leggi tradizionali della scienza dei materiali, un team di ricercatori ha osservato un metallo guarire da solo. Se questo fenomeno potrà essere compreso e controllato ampiamente, potrebbe essere testimonianza dell’alba di una nuova era nell’ingegneria e nella tecnologia dei materiali.
Nel 2023, un gruppo di studi dei Sandia National Laboratories e della Texas A&M University ha intrapreso un esperimento di grande rilievo per testare la resilienza dei metalli. Utilizzando una tecnica avanzata di microscopia elettronica a trasmissione, i ricercatori hanno sottoposto un campione di platino a una sollecitazione meccanica estrema, tirandone le estremità ben 200 volte al secondo. Il metallo, spesso appena 40 nanometri e sospeso nel vuoto, è stato esaminato con estrema precisione, rivelando un fenomeno straordinario: la crepa che si era formata nel materiale, provocata dalle forze di trazione, ha iniziato a rimarginarsi da sola, come se avesse una capacità innata di guarirsi.
Questo tipo di danno, conosciuto come danno da fatica, è il risultato di sollecitazioni ripetute che provocano rotture microscopiche nel materiale, le quali, nel tempo, conducono alla rottura totale di strutture e macchinari. Ma, inaspettatamente, dopo circa 40 minuti di osservazione, la crepa nel platino ha iniziato a fondersi ea ripararsi, riprendendo una direzione diversa. Un fenomeno davvero sbalorditivo, come confermato da Brad Boyce, scienziato dei Sandia National Laboratories, che ha dichiarato: “Non stavamo cercando questo risultato, ma quello che abbiamo scoperto è che i metalli, almeno nel caso di danni da fatica su scala nanometrica, possiedono una capacità intrinseca di guarire se stessi.”
Questa scoperta è tanto affascinante quanto misteriosa. Non sappiamo ancora con certezza come il processo di autoguarigione avvenga a livello atomico, né come possiamo sfruttarlo su larga scala. Tuttavia, se si considerano gli enormi costi e i difficili processi necessari per riparare strutture come ponti, motori o persino dispositivi elettronici come i telefoni, è facile immaginare l’impatto che i metalli autoriparanti potrebbero avere sulle industrie e sulla nostra vita quotidiana.
Sebbene il fenomeno osservato sia senza precedenti, non è completamente inatteso. Già nel 2013, Michael Demkowicz, scienziato dei materiali alla Texas A&M University, aveva sviluppato una teoria secondo cui le nanofratture nei metalli potrebbero ripararsi grazie a un meccanismo guidato dai minuscoli cristalli che compongono la struttura del materiale. Questi cristalli, rispondendo allo stress, si spostano e riassestano i confini, favorendo la guarigione. Demkowicz aveva anche utilizzato modelli informatici per dimostrare che le sue teorie, formulate più di dieci anni prima, corrispondevano esattamente a ciò che i ricercatori stavano osservando in tempo reale.
Un altro aspetto particolarmente promettente della scoperta è che il processo di auto-riparazione si è verificato a temperatura ambiente, una condizione che rende questa ricerca ancora più rilevante. Normalmente, i metalli richiedono temperature elevate per modificare la loro struttura, ma l’esperimento è stato condotto in condizioni di vuoto. La vera sfida sarà determinare se lo stesso processo possa verificarsi anche in ambienti più comuni, con metalli convenzionali.
Una possibile spiegazione per questo fenomeno risiede in un processo noto come saldatura a freddo. Questo processo avviene a temperatura ambiente quando due superfici metalliche si avvicinano tanto da far sì che gli atomi delle due superfici si intrecciano tra loro. In presenza di contaminanti o strati di aria, questo processo è ostacolato, ma in un ambiente come il vuoto, i metalli puri possono avvicinarsi a tal punto da “saldarsi” senza necessità di calore.
“Spero che questa scoperta possa stimolare i ricercatori a riflettere sul fatto che, nelle giuste circostanze, i materiali possiedano capacità sorprendenti, al di là di quanto avremmo mai immaginato“, ha dichiarato Demkowicz. La sua speranza è che la ricerca porti a nuove intuizioni sui materiali, aprendo la strada a innovazioni che potrebbero cambiare radicalmente il nostro approccio all’ingegneria e alla scienza dei materiali.
Questa affascinante scoperta ci ricorda che, nel mondo della scienza, ciò che sembra impossibile può, in un istante, diventare realtà. Se riusciremo a capire e a sfruttare al massimo le potenzialità dei metalli auto-guarenti, il futuro potrebbe riservarci innovazioni sorprendenti che oggi possiamo solo immaginare.
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