Dalam sebuah eksperimen yang diterbitkan pada tahun 2023, para ilmuwan berhasil mengamati proses penyembuhan pada bagian logam yang rusak. Meskipun perbaikan ini hanya terjadi pada tingkat nanoscale, pemahaman tentang fisika di balik proses ini bisa menginspirasi era baru dalam rekayasa.

Sebuah tim dari Sandia National Laboratories dan Universitas Texas A&M sedang menguji ketahanan sepotong kecil platinum yang digantung dalam vakum menggunakan teknik mikroskop elektron transmisi khusus. Mereka menarik ujung logam tersebut sebanyak 200 kali setiap detik.

Selama pengamatan, mereka menyaksikan penyembuhan diri pada lapisan logam setebal 40 nanometer ini. Retakan yang disebabkan oleh ketegangan berulang yang dijelaskan di atas dikenal sebagai kerusakan kelelahan: stres dan gerakan berulang yang menyebabkan patahan mikroskopis, yang akhirnya bisa menyebabkan mesin atau struktur mengalami kerusakan.

Dengan menakjubkan, setelah sekitar 40 menit pengamatan, retakan di platinum mulai menyatu kembali dan memperbaiki dirinya sendiri sebelum mulai retak lagi ke arah yang berbeda. "Ini benar-benar menakjubkan untuk disaksikan secara langsung," kata ilmuwan material Brad Boyce dari Sandia National Laboratories ketika hasil ini diumumkan.

"Kami tentu tidak mencarinya. Apa yang telah kami konfirmasi adalah bahwa logam memiliki kemampuan intrisik dan alami untuk menyembuhkan diri mereka sendiri, setidaknya dalam kasus kerusakan kelelahan pada tingkat nanoscale," tambahnya.

Walaupun pengamatan ini belum pernah terjadi sebelumnya, namun tidak sepenuhnya mengejutkan. Pada tahun 2013, ilmuwan material Universitas Texas A&M, Michael Demkowicz, mengerjakan sebuah studi yang memprediksi bahwa penyembuhan celah nanoscale seperti ini dapat terjadi, didorong oleh pergeseran batas-batas butiran kristal kecil di dalam logam sebagai respons terhadap stres.

Demkowicz juga terlibat dalam studi ini, menggunakan model komputer terkini untuk menunjukkan bahwa teori-teori lamanya tentang perilaku penyembuhan logam pada tingkat nanoscale sesuai dengan apa yang terjadi di sini. Proses penyembuhan otomatis yang terjadi pada suhu kamar adalah aspek menjanjikan lain dari penelitian ini. Biasanya, logam memerlukan banyak panas untuk mengubah bentuknya, tetapi eksperimen ini dilakukan dalam vakum; masih harus dilihat apakah proses yang sama akan terjadi pada logam konvensional dalam lingkungan biasa.

Salah satu penjelasan yang mungkin melibatkan proses yang dikenal sebagai pengelasan dingin, yang terjadi pada suhu ambien ketika permukaan logam cukup dekat sehingga atom-atomnya dapat saling terjalin. Umumnya, lapisan tipis udara atau kontaminan mengganggu proses ini; dalam lingkungan seperti vakum ruang angkasa, logam murni dapat dipaksa cukup dekat satu sama lain sehingga dapat menempel secara harfiah.

"Harapan saya adalah temuan ini akan mendorong peneliti material untuk mempertimbangkan bahwa, dalam kondisi yang tepat, material dapat melakukan hal-hal yang tidak pernah kami duga sebelumnya," kata Demkowicz. Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Nature.

Versi awal artikel ini dipublikasikan pada bulan Juli 2023.