Självläkande material kan reparera defekter självständigt, som repor, sprickor eller bucklor, och återuppta sin ursprungliga form. För det här syftet, de måste bestå av flera komponenter vars kombinerade egenskaper resulterar i de önskade egenskaperna. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och Technion – Israel Institute of Technology upptäckte nu att även små partiklar av rent guld har överraskande självläkande kapacitet.

Att låna ut formminne till material är en mycket komplex, mödosam ansträngning. I rena metaller, självläkande förmåga att reparera mekaniskt orsakade defekter har hittills ansetts vara omöjliga. Dock, de har nu observerats av forskare i rent guld. Detta rapporteras i Avancerad vetenskap tidning.

"Sökandet efter material av detta slag har hittills varit koncentrerat på polymerer som består av många komponenter och komplicerade strukturer, " säger Christian Brandl från Institute for Applied Materials – Materials and Biomechanics (IAM-WBM). Deras självläkande krafter var alla baserade på den kollektiva omvandlingen av faserna i ett eller flera material som utgör dem. Detta orsakas, till exempel, genom uppvärmning, smältning eller utfällning, som kan ändra materialegenskaper. I metallegeringar, formminneseffekten bygger på fenomenet att de kan existera i två olika kristallstrukturer som en funktion av en specifik temperatur. När detta ändras, metallerna "minns" sin tidigare form de hade vid respektive temperatur. Dock, denna självläkande effekt är aldrig fullständig i kompositer eller i legeringar.

Självläkning eller formminne i rena metaller var helt okänt tidigare. Denna effekt är precis vad en grupp forskare kring Dr. Christian Brandl (KIT) och Eugen Rabkin från Technion – Israel Institute of Technology nu observerade i guldpartiklar. Dessa flerformade partiklar återtog nästan helt sina individuella ursprungliga former. Det fanns ingen deformation av något slag. "Det fascinerande med detta är att de återställda partikelformerna inte motsvarade den med den lägsta ytenergin, som man hade förväntat sig, säger Brandl.

Forskarna hade producerat mekaniska defekter i partiklarna först i simuleringar av högeffektsdatorer och sedan, i verkligheten, med mätspetsen på ett avsökningskraftmikroskop. De fann att glödgning av lufttemperaturer långt under smälttemperaturen för guld fick guldatomer att röra sig längs ytsteg tillbaka in i bucklorna, fyller på dem nästan helt. Sådana ytsteg förekommer i många deformerade metaller. Följaktligen, Brandl förväntar sig att även andra metaller har de självläkande egenskaper som observeras här. Forskarna räknar med att deras resultat kommer att tillåta robusta komponenter för strukturer mindre än en tusendels millimeter att utformas.