科学家首次目睹了金属裂纹自行破裂，然后无需任何干预便重新融合在一起，这颠覆了基本的科学理论。如果这一新发现的现象得到利用，它将引发一场工程革命——自修复的发动机、桥梁和飞机可以逆转由磨损引起的损坏，使它们更加安全和耐用。研究团队来自桑迪亚国家实验室和得克萨斯AM大学，他们的发现于年7月19日在《自然》杂志上描述。这一发现也证实了迈克尔·德姆科维奇（MichaelDemkowicz）的理论，他是年时在麻省理工学院材料科学与工程系的助理教授，目前是得克萨斯AM的正教授。

近日，科学家首次目睹金属裂纹自行破裂，然后自愈合，无需任何人工干预，这一惊人的现象颠覆了长期以来的科学理论。如果能够利用这一新发现，其应用潜力将十分广泛，包括能够自动修复磨损引起的损伤的自修复发动机、桥梁和飞机，从而提高它们的安全性和使用寿命。这一重大发现由桑迪亚国家实验室和得克萨斯AM大学的研究团队完成，并于年7月19日在《自然》杂志上发表。

桑迪亚材料科学家布拉德·博伊斯（BradBoyce）表示：“亲眼目睹这一现象真是惊人。”他进一步解释说：“我们所证实的是，至少在纳米尺度下，金属在疲劳损伤方面有着自身固有的、自然的自愈能力。”

疲劳损伤是机器失效的一种常见原因。这种损伤表现为由于反复应力或运动而形成的微小裂缝。随着时间的推移，这些裂缝会不断扩展和传播，直至最终导致设备断裂，或者用科学术语来说，发生故障。

布拉德·博伊斯及其团队目睹到的裂缝消失是其中一个微小但重要的裂缝，其尺寸被测量为纳米级别。布拉德·博伊斯解释说：“从我们电子设备的焊接接点到车辆发动机再到我们驾车行驶的桥梁，这些结构物通常因循环加载导致裂纹的产生和最终的断裂，而无法预测地发生故障。”他继续说道：“当这些结构物发生故障时，我们必须应对更换成本、失去的时间，有时甚至还有人员伤亡。每年因此类故障而带来的经济影响在美国每年高达数千亿美元。”

尽管科学家们已经创造出一些自修复材料，主要是塑料，但自愈合金属的概念在很大程度上仍然停留在科幻小说中。布拉德·博伊斯说：“人们过去认为金属裂缝只会变大，而不会变小。甚至我们用来描述裂缝扩展的一些基本方程都排除了这种愈合过程的可能性。”

然而，这个长期以来的观念在年开始受到迈克尔·德姆科维奇的挑战。当时他是麻省理工学院材料科学与工程系的助理教授，现在是得克萨斯AM的正教授。德姆科维奇根据计算机模拟的结果，发表了一个新理论，即在特定条件下，金属应该能够焊合由磨损引起的裂缝。

德姆科维奇的理论得到了在桑迪亚国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室联合运营的能源部集成纳米技术中心无意中的确认。当时正在桑迪亚进行实验的哈利德·哈塔尔（KhalidHattar）和克里斯·巴尔（ChrisBarr）本意是评估使用一种特殊电子显微镜技术对纳米级铂进行重复拉伸次/秒的实验。令人惊讶的是，在实验进行约40分钟后，损伤的裂缝开始逆转。裂缝的一端重新融合在一起，就好像它在重返其先前的路径，留下了损伤的痕迹。随后，裂缝在不同方向重新生长。

哈利德·哈塔尔称这是“史无前例的洞察力”。布拉德·博伊斯向德姆科维奇分享了他的发现。德姆科维奇表示：“当然，我对听到这个消息感到非常高兴。”然后，教授在计算机模型上重现了实验，证实了在桑迪亚观察到的现象与他多年前假设的一致。

这项研究得到了能源部科学办公室、基本能源科学、国家核安全局和国家科学基金会的支持。目前关于这一自愈合过程还有很多未知，包括它是否能在制造过程中得以实用化。布拉德·博伊斯说：“这些发现的普遍适用性将成为广泛研究的主题。我们展示了这一现象发生在真空中的纳米晶金属中。但我们不知道这是否也能在空气中的传统金属中诱发。”

然而，不论还存在多少未知，这一发现都是材料科学前沿的一大跨越。迈克尔·德姆科维奇表示：“我的希望是，这一发现将鼓励材料研究人员考虑到，在适当的条件下，材料可以做出我们从未预料过的事情。”这一惊人发现的应用前景令人振奋，展示了材料科学的新境界。

科学家们在桑迪亚国家实验室和得克萨斯AM大学的合作下，首次发现金属材料在纳米尺度下自行破裂然后自我修复的现象。这一突破性的发现颠覆了传统的材料科学理论，为工程领域开辟了新的前沿。一旦这一自愈合现象得到利用，将会在诸多领域产生广泛的应用，包括使发动机、桥梁和飞机能够自动修复磨损引起的损伤，从而增强它们的安全性和使用寿命。虽然还有很多关于这一自愈合过程的未知，但这一发现无疑是材料科学的重大进步，也让人们对材料的自愈能力有了新的认识与展望。