Seit 6000 Jahren stellen wir Metallgegenstände her, weil sie stark und widerstandsfähig sind: Es braucht viel Energie, um sie zu brechen. Das Problem ist, dass es auch viel Energie braucht, um es zu reparieren. Sie benötigen eine Lötlampe, die die Metallteile auf bis zu 3500 ° C erhitzt. Heute hat ein Forschungsteam zum ersten Mal weltweit eine Möglichkeit entwickelt, Metall bei Raumtemperatur zu reparieren. Eine "Regeneration", die dem Reparaturprozess unserer Knochen sehr ähnlich ist und zur Geburt eines echten Metallknochens führt.
Die Studie wurde von James Pikul, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der University of Pennsylvania, und Zakaria Hsain, einem seiner Studenten, geleitet. Die Ergebnisse wurden im Advanced Functional Materials Journal veröffentlicht.
Forschung auf den Punkt gebracht
Die "Porosität" der inneren Struktur eines Metallschaums verringert das Gewicht eines Metalls, während seine Festigkeit unverändert bleibt, macht es jedoch unmöglich, es mit herkömmlichen Methoden zu reparieren.
Wenn ein Metall bricht, würde es tatsächlich die inneren Hohlräume des Metallschaums zerstören, wenn es auf die Schmelztemperatur gebracht wird.
Die verwendete elektrochemische Technik fügt metallisches Material nur in den "Brüchen" des gebrochenen hinzu, fast als wäre es ein metallischer Klebstoff, der die Struktur repariert.
Überzogen und repariert
Es ist die Galvanik, ein Verfahren mit geringem Verbrauch, das bei Raumtemperatur stattfindet. Es wird üblicherweise zum Verchromen von Autoteilen oder zum Beschichten von Metallen verwendet. Durch Benetzen des gebrochenen Metalls in einer Lösung, die Chromionen enthält, und Anlegen einer Spannung reagieren die Ionen unter Bildung einer Masse, die die gebrochenen Teile des Metalls füllt. Und das ist es.
Die Ergebnisse
Pikul und Hsain "heilten" drei Arten von Schäden in ebenso vielen Experimenten: Metalle mit Rissen im Inneren, Metalle fast gebrochen, Metalle in zwei Teile getrennt.
Die Dauer des Eingriffs beträgt ca. 4 Stunden, und da das Plattieren gleichzeitig erfolgt, hängt die benötigte Zeit nicht von der Größe des zu reparierenden Metalls ab.
"Selbstheilend", wie Knochen
Für diejenigen, die darauf hinweisen, dass dieser Reparaturansatz nicht wirklich "selbstheilend" ist (weil eine Spannung angelegt werden muss, um die Reaktion hervorzurufen), sagt Pikul, dass er absolut identisch mit den Reparaturprozessen in unserem Körper ist.
"Jeder würde sagen, dass unsere Knochen sich selbst reparieren" sagt der Forscher, „Und unser Material ist wie Knochen. Sogar Knochen brauchen eine externe Energiequelle, um sich selbst zu reparieren, in diesem Fall die Nahrung, die wir essen. “ True.
Metallischer Knochen also
Die Ähnlichkeit mit unserer Biologie wird die Zukunft dieser Forschung auf die Schaffung eines Metallknochens lenken, der das Skelett jedes kleinen oder großen Geräts bildet. "Der Elektrolyt, der die Reparatur erzeugt, kann in flüssiger Form in die Metallstrukturen integriert werden." Würfel Bild. Ein bisschen wie eine Flüssigkeit, sogar Blut, die Nährstoffe in einen Organismus transportiert.
"Im Falle einer Beschädigung umgibt die Flüssigkeit den beschädigten Bereich und repariert ihn mit einer Spannung, die vom internen Netzteil selbst oder von einer Batterie bezogen werden kann."
Mit anderen Worten, in Zukunft werden wir Handys, Autotüren, Roboter und vielleicht Raumstationen mit einem Skelett aus "Metallknochen", die sich wie unsere reparieren, wenn sie brechen.
