นักวิทย์ผุด ‘โลหะซ่อมแซมตัวเองได้’ แก้ปัญหารอยร้าวจากความล้าในวัตถุ

เมื่อวันพุธที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายถึงการทดลองในระดับนาโน ซึ่งชิ้นส่วนของแพลทินัมบริสุทธิ์และทองแดงสามารถซ่อมแซมร้อยร้าวของโลหะที่มีความล้าได้ (Metal Fatigue) โดยการทดลองนี้เกิดขึ้นเพื่อศึกษาวิธีการที่รอยร้าวต่างๆเกิดขึ้นจากความล้าของโลหะ 

ทางทีมศึกษาคาดว่าแนวทางนี้สามารถนำไปปรับใช้ในอนาคตได้ เพื่อสร้างเครื่องจักรและโครงสร้างที่สามารถซ่อมแซมตัวเอง

ความล้าของโลหะ เป็นรูปแบบความเสียหายที่เกิดขึ้นกับวัสดุมากที่สุด และมักเกิดขึ้นตามชิ้นส่วนเครื่องยนต์ โครงสร้างต่างๆ ไปจนถึงยานพาหนะ ความล้าของวัสดุเกิดขึ้นจากการรับภาระแรงซ้ำๆ หรือแรงที่ไม่คงที่ จนส่งผลให้เกิดรอยร้าวขึ้นที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ภายในวัตถุ

ในการทดลองที่ห้องปฏิบัติการ  "Sandia National Laboratories" ของรัฐบาลสหรัฐในรัฐนิวเม็กซิโก นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่ดึงปลายโลหะชิ้นเล็กๆ ในอัตราประมาณ 200 ครั้งต่อวินาที จนรอยร้าวเริ่มก่อตัวและแพร่กระจาย  แต่เมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 40 นาทีในการทดลอง โลหะก็หลอมรวมตัวกลับเข้าด้วยกันอีกครั้ง ซึ่งนักวิจัยเรียกวิธีการนี้ว่า "การเชื่อมด้วยความเย็น"

Brad Boyce นักวัสดุศาสตร์จาก Sandia National Laboratories ทั้งยังเป็นผู้นำการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature กล่าวว่า "กระบวนการเชื่อมด้วยเย็นเป็นกระบวนการทางโลหะวิทยาที่เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวที่เรียบและสะอาดของโลหะ 2 ชิ้นถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพันธะอะตอม"

“อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่เหมือนกับหุ่นยนต์ที่สามารถรักษาตัวเองได้ในภาพยนตร์เรื่อง 'Terminator' ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาของมนุษย์ แต่เกิดขึ้นในระดับนาโน และเรายังไม่สามารถควบคุมกระบวนการนี้ได้”

ชิ้นส่วนของโลหะมีความหนาประมาณ 40 นาโนเมตรและกว้างไม่กี่ไมโครเมตร ขณะที่กระบวนการซ่อมแซมตัวเองพบได้ในการทดลองแพลทินัมและทองแดงเท่านั้น อย่างไรก็ตามการจำลองบ่งชี้ว่าความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองอาจเกิดขึ้นได้ในโลหะชนิดอื่นเช่นกัน

ทั้งนี้ Boyce ยังให้ความเห็นเพิ่มเติมว่า การค้นพบในครั้งนี้ อาจเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยต่อยอดกลยุทธ์การออกแบบวัสดุทางเลือกหรือวิธีการทางวิศวกรรมที่ช่วยลดความล้าของวัตถุลงได้