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May 18, 2023

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[1/2]미국 정부 산디아 국립연구소(뉴멕시코주)의 라이언 숄(Ryan Schoell) 연구원은 과학자 칼리드 해타르(Khalid Hattar)가 개발한 특수 투과전자현미경 기술을 사용하여,

[1/2]뉴멕시코에 있는 미국 정부 산디아 국립 연구소의 연구원 Ryan Schoell은 과학자 Khalid Hattar, Dan Bufford 및 Chris Barr가 개발한 특수 투과 전자 현미경 기술을 사용하여 나노 규모의 피로 균열을 연구합니다. 2022년 11월 16일. Craig ... 더 읽어보기

워싱턴, 7월 19일 (로이터) - 1991년 영화 '터미네이터 2: 심판의 날'에서 액체 금속으로 만들어진 T-1000이라는 사악한 시간 여행 및 형태 변형 안드로이드가 독특한 품질을 보여주었습니다. 폭발이나 총알에 맞으면 금속이 스스로 치유됩니다.

자가치유 금속은 여전히 ​​공상과학 소설에 불과합니다. 그렇죠? 분명히 그렇지 않습니다.

수요일 과학자들은 응력을 받는 금속에서 균열이 어떻게 형성되고 확산되는지 연구하기 위해 고안된 나노 규모 실험에서 금속 피로로 인한 균열을 순수한 백금과 구리 조각이 어떻게 자발적으로 치유했는지 설명했습니다. 그들은 이 능력을 금속으로 가공하여 비교적 가까운 미래에 자가 치유 기계와 구조물을 만들 수 있다는 낙관론을 표명했습니다.

금속 피로는 기계, 차량 및 구조물의 부품을 포함한 금속이 반복적인 응력이나 움직임에 노출된 후 미세한 균열이 발생하여 시간이 지남에 따라 손상이 악화될 때 발생합니다. 금속 피로는 항공(예: 제트 엔진)과 인프라(교량 및 기타 구조물)를 포함한 영역에서 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다.

뉴멕시코에 있는 미국 정부 산디아 국립 연구소의 실험에서 연구자들은 작은 금속 조각의 끝을 초당 약 200회 잡아당기는 기술을 사용했습니다. 균열이 처음에 형성되어 확산되었습니다. 그러나 실험이 시작된 지 약 40분 만에 금속이 다시 융합되었습니다.

연구자들은 이 치유를 '냉간 용접'이라고 불렀습니다.

"냉간 용접 공정은 상대적으로 매끄럽고 깨끗한 금속 표면 두 개가 결합되어 원자 결합을 재구성할 때 발생하는 것으로 알려진 야금학적 공정입니다."라고 저널에 발표된 연구를 주도한 샌디아 국립 연구소 재료 과학자 브래드 보이스(Brad Boyce)는 말했습니다. 자연.

Boyce는 "'터미네이터' 영화에 나오는 자가 치유 로봇과 달리 이 과정은 인간 규모에서 볼 수 없습니다. 이는 나노 규모에서 발생하며 아직 그 과정을 제어할 수 없습니다."라고 Boyce는 덧붙였습니다.

금속 조각은 두께가 약 40나노미터이고 너비가 수 마이크로미터였습니다. Boyce는 실험에서 백금과 구리에서만 치유가 관찰되었지만 시뮬레이션을 통해 다른 금속에서도 자가 치유가 발생할 수 있으며 강철과 같은 합금이 이러한 특성을 나타낼 수 있다는 것이 "완전히 타당하다"고 말했습니다.

Boyce는 "이러한 특성을 활용하기 위해 맞춤화된 재료를 구상하는 것이 가능합니다"라고 말했습니다.

"이 새로운 지식을 바탕으로 피로 파손을 완화하는 데 도움이 되는 대안적인 재료 설계 전략이나 공학적 접근 방식이 있을 수 있습니다. 또한 이 새로운 이해는 기존 구조의 피로 파손에 대한 정보를 제공하여 이러한 해석 및 예측 능력을 향상시킬 수 있습니다. 실패했습니다."라고 Boyce는 덧붙였습니다.

과거의 과학자들은 자가치유 물질, 주로 플라스틱을 만들어 왔습니다. 연구 공동 저자이자 텍사스 A&M 대학교 재료 과학 및 공학 교수인 Michael Demkowicz는 10년 전에 금속의 자가 치유를 예측했습니다.

Demkowicz는 특정 조건에서 일반적으로 피로 관련 균열을 악화시키는 응력을 금속에 가하면 반대 효과가 발생할 수 있다는 점을 정확하게 파악했습니다.

Demkowicz는 "현재 내 생각에는 우리 연구 결과를 실제로 적용하려면 개발하는 데 10년이 더 걸릴 것입니다."라고 말했습니다.

"내가 처음 예측을 했을 때 일부 언론에서는 내가 T-1000을 작업하고 있다고 말했습니다. 그것은 여전히 ​​공상과학에 불과합니다."라고 Demkowicz는 말했습니다. "그러나 (TV 시리즈) 'Battlestar Galactica'의 끝에서 승무원은 함선의 피로 손상을 치료하는 데 도움이 되는 일부 Cylon(가상의 로봇 경주) 기술을 적용하여 금속이 자체 치유할 수 있는 유기 조직처럼 행동하도록 만들었습니다. 우리가 작업하고 있는 것은 '배틀스타 갤럭티카' 사례에 더 가깝다고 말하고 싶습니다."