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 Schüler von ihm, geleitet. Die Ergebnisse wurden im Advanced Functional Materials Journal veröffentlicht.
Forschung auf den Punkt gebracht
Die "Porosität" der inneren Struktur eines Metallschaums reduziert das Gewicht eines Metalls, während es seine Festigkeit beibehält, 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 die "Bruchstellen" des gebrochenen ein, 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, die fast gebrochen waren, Metalle, die in zwei Teile getrennt waren.
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
Jedem, der darauf hinweist, 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 sich unsere Knochen selbst reparieren" sagt der Forscher, "Und unser Material ist wie Knochen. Auch 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 bewirkt, kann in flüssiger Form in Metallstrukturen integriert werden“, Würfel Bild. Ein bisschen wie eine Flüssigkeit, sogar Blut, die Nährstoffe in einem Organismus transportiert.
"Im Schadensfall umschließt die Flüssigkeit die beschädigte Stelle und repariert sie mit einer Spannung, die aus der internen Stromversorgung selbst oder aus einer Batterie gewonnen werden kann."
Mit anderen Worten, in Zukunft werden wir Handys, Autotüren, Roboter und vielleicht Raumstationen, die Skelette aus "Metallknochen" haben, die sich wie unsere selbst reparieren, wenn sie brechen.
