به عنوان یک مفهوم نوآورانه در علم و مهندسی مواد، الهام از مواد خود ترمیم شونده از موجودات زنده ای می آید که توانایی ذاتی خود درمانی را دارند. در امتداد این خط، جستجو برای مواد خود ترمیم شونده به طور کلی بر روی مواد "نرم" مانند پلیمرها و هیدروژل ها متمرکز شده است. برای فلزات حالت جامد، ممکن است به طور شهودی تصور شود که دستیابی به هر شکلی از خوددرمانی بسیار دشوارتر خواهد بود.
در حالی که چند مطالعه قبلی رفتار خود ترمیمی را در فلزات نشان داده اند که کم و بیش به کمک محرک های خارجی (مثلاً با حرارت دادن، محرک های مکانیکی یا تابش پرتو الکترونی) نیاز دارد، آیا خودترمیمی مستقل می تواند در جامدات فلزی رخ دهد. بدون هیچ گونه مداخله خارجی یک کنجکاوی علمی باقی می ماند.
اکنون در مطالعه جدیدی که در Matter منتشر شده است، محققان موسسه فیزیک (IOP) آکادمی علوم چین کشف کرده اند که چنین پدیده خودترمیمی ذاتی و مستقلی می تواند در نقره در مقیاس نانو (Ag) رخ دهد.
این مطالعه، که میکروسکوپ الکترونی عبوری درجا (TEM) را با شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی (MD) ترکیب می‌کند، نشان می‌دهد که نقره در مقیاس نانو می‌تواند به طور مستقل خود را از آسیب‌های ساختاری، مانند نانوترک‌ها و نانوحفره‌ها، بدون مداخله خارجی ترمیم کند.
این توانایی قابل توجه نه تنها در دمای اتاق، بلکه در دماهای سرد تا 173 کلوین مشاهده می شود. به ویژه، در همان ناحیه آسیب رسان، چرخه های خود ترمیمی برگشت پذیر مکرر نیز با همان سطح کارایی قابل دستیابی هستند.
آزمایش ها در داخل یک TEM با وضوح اتمی با استفاده از نانوصفحات نقره تک کریستالی به عنوان نمونه آزمایش انجام شد. هم نانو منافذ و هم نانوترک ها به طور هدفمند از طریق حفاری درجا توسط پرتو الکترونی TEM ساخته شدند. برای جلوگیری از هرگونه مداخله احتمالی در روند بهبود، نمونه نانوصفحه Ag پس از آن تا هر لحظه برای تصویربرداری با فاصله زمانی TEM در حالت "پرتو خاموش" نگه داشته شد.
به عنوان یک نتیجه جالب و شاید غافلگیرکننده، مشاهده شد که دو نوع معرف آسیب ساختاری به طور مستقل در عرض چند تا ده‌ها دقیقه تحت خودترمیمی سریع قرار می‌گیرند، با نواحی التیام‌یافته شبکه بلوری نقره را با ترتیب دقیق اتمی کاملاً بازسازی می‌کنند.
برخلاف Ag، طلا (Au) رفتار خود ترمیمی مشابهی را در دمای اتاق از خود نشان نداد، علی‌رغم این واقعیت که طلا مرتبط‌ترین عنصر با Ag در جدول تناوبی است و شباهت‌های زیادی در خواص فیزیکی و شیمیایی دارند.
نتایج بیشتر شبیه‌سازی MD مشاهدات تجربی را بازتولید کرد، به‌ویژه در مورد تفاوت در رفتار درمانی بین نقره و طلا. چیزی که Ag را از طلا متمایز می کند، تحرک بالای انتشار سطحی آن است، ویژگی که معمولاً در سایر جامدات فلزی یافت نمی شود.
با استفاده از TEM، محققان توانستند مسیرهای فرآیند بهبود در Ag را در سطح اتمی ردیابی کنند. با ترکیبی از تصویربرداری اتمی و نتایج شبیه‌سازی نظری، این تحقیق نشان می‌دهد که خودترمیمی توسط خود انتشاری سطحی اتم‌های نقره فعال می‌شود که ناشی از عدم تعادل پتانسیل شیمیایی به دلیل اثر گیبس-تامسون است.
هنگامی که یک ساختار آسیب نوپای (اعم از نانو منفذ یا نانوترک) وجود خود را در یک نانوصفحه Ag آغاز می‌کند، یک محل مقعر با انحنای موضعی منفی ایجاد می‌شود. با توجه به انحنای-وابستگی کلی پتانسیل شیمیایی، محل آسیب مقعر در نتیجه پتانسیل شیمیایی کمتری نسبت به نواحی آسیب دیده نانو ورق خواهد داشت. این عدم تعادل درونی پتانسیل شیمیایی، اتم‌های Ag را به مهاجرت و ترمیم آسیب‌ها به طور مستقل هدایت می‌کند و شکل پیچیده‌ای از خودنگهداری مواد را به نمایش می‌گذارد.
توانایی Ag در ترمیم خودکار آسیب‌های نانومتری در دمای اتاق و پایین‌تر، امکان امیدوارکننده‌ای را برای توسعه اجزا و دستگاه‌های مقاوم به آسیب در مقیاس طول زیر میکرومتر نشان می‌دهد.
شاید مهمتر از آن، در معنای وسیع‌تر، این یافته غیرمعمول در سطح مکانیکی ممکن است چارچوبی راهنما برای درک عمیق‌تر پدیده‌ها و مفاهیم خوددرمانی در جامدات فلزی به طور کلی فراهم کند.
خرید پودرنقره: شرکت نانو مواد گستران پارس مفتخر است که پودرنقره را بصورت کاملا تخصصی و با کیفیت بالا و قیمت مناسب تولید کرده و به خریداران عزیز در سراسر کشور تحویل مینماید . جهت ثبت سفارش با شماره های 09358534280و02177372139 تماس بگیرید .
