邁克爾-德姆考維茲博士曾預言過金屬的自癒合現象，今年夏天終於觀測到了這一現象，令全球科學家震驚不已。一塊極小的鉑在反覆拉伸的情況下產生了微小的裂縫。這項旨在研究疲勞裂紋生長的實驗按預想進行了一段時間。但隨後，意想不到的事情發生了。裂痕停止了生長，反而開始變短，有效地”自癒”了。

在桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）發現的納米級金屬自癒合藝術效果圖中，綠色標示出裂縫形成的位置，然後重新融合在一起。紅色箭頭表示意外觸發此現象的拉力方向。資料來源：丹-湯普森，桑迪亞國家實驗室

桑迪亞國家實驗室的一組研究人員在奈米晶金屬進行斷裂實驗時，發現了這個令人難以置信的現象。研究結果最近發表在《自然》雜誌。在這項發現之前，人們有理由認為自愈金屬只能出現在科幻小說中。德州農工大學材料科學與工程系教授、最近這項研究的共同作者Michael Demkowicz 博士卻不這麼認為。十年前，在麻省理工學院材料科學與工程系擔任助理教授時，Demkowicz 和他的學生預測了金屬的自癒性。“我們的出發點並不是要找到自癒。我的學生Guoxiang Xu 當時正在做斷裂​​模擬，”Demkowicz 說。”我們無意中在他的一個模擬中觀察到了自發性癒合，於是決定繼續跟進”。當時，就像現在一樣，2013 年的結果令人驚訝。Demkowicz 補充說，他、他的學生和同事都對最初的理論有些懷疑。不過，他的模擬模型在隨後的幾年裡被其他研究人員多次複製和擴展。Demkowicz說：”很明顯，模擬並沒有錯誤，因為其他人在他們的建模工作中也看到了同樣的效果。”2013 年的模型和最近的實驗都使用了奈米晶金屬，這種金屬的晶體結構或晶粒大小以奈米級（百萬分之一毫米）測量。Demkowicz 表示，雖然這種金屬在工程應用中並不廣泛，但大多數金屬都能以這種形式製造。他進一步解釋說，奈米晶金​​屬使研究自癒合變得更容易，因為它們的晶粒尺寸小，可以產生更多的微結構特徵，即使是微小的裂縫也能與之相互作用。這兩項研究都發現，晶界這項特徵會影響裂紋癒合，這取決於晶界相對於裂紋的遷移方向。Demkowicz 補充說，這些特徵在許多金屬和合金中都很常見，而且可以加以控制。Demkowicz 說：”當前工作的主要影響是將最初的理論預測’從繪圖板上移開’，並證明它在現實中發生了。我們還沒有真正開始優化自癒微結構。找出促進自癒合的最佳改變是未來工作的一項具有挑戰性的任務。”這項工作的潛在應用可能會大不相同。Demkowicz 認為，在晶粒尺寸較大的傳統金屬中也有可能實現自愈，但仍需要未來的研究。2013 年的理論和最近的實驗都有一個共同的條件，那就是兩者都是在真空環境中進行的，完全沒有外來物質。這些外來物質可能會幹擾裂紋表面的黏合或冷焊能力。即使有這種限制，但仍有可能應用於航太技術或不接觸外界空氣的內部裂縫。經過十年的努力，Demkowicz 的理論在桑迪亞國家實驗室的實驗中取得了成果。在目前的研究中，Demkowicz 能夠驗證最近觀察到的現像是否與他最初的模擬模型相符。”這是一個了不起的實驗。不過，我認為這也是理論上的一大勝利，”Demkowicz 說。”材料的複雜性往往使我們難以自信地預測新現象。這一發現讓我看到了希望，我們的材料行為理論模型正走在正確的道路上。”