Zelfherstellende materialen kunnen autonoom defecten herstellen, zoals krassen, scheuren of deuken, en nemen hun oorspronkelijke vorm weer aan. Voor dit doeleinde, ze moeten zijn samengesteld uit verschillende componenten waarvan de gecombineerde eigenschappen resulteren in de gewenste eigenschappen. Wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en het Technion – Israel Institute of Technology hebben nu ontdekt dat ook kleine deeltjes puur goud een verrassend zelfherstellend vermogen hebben.

Het uitlenen van vormgeheugen aan materialen is een zeer complexe, moeizame inspanning. Bij zuivere metalen, zelfherstellend vermogen om mechanisch veroorzaakte defecten te herstellen, werd tot nu toe als onmogelijk beschouwd. Echter, ze zijn nu waargenomen door wetenschappers in puur goud. Dit wordt gemeld in de Geavanceerde wetenschap logboek.

"De zoektocht naar dit soort materialen is tot nu toe geconcentreerd op polymeren die uit vele componenten en gecompliceerde structuren bestaan, " zegt Christian Brandl van het Instituut voor Toegepaste Materialen - Materialen en Biomechanica (IAM-WBM). Hun zelfgenezende krachten waren allemaal gebaseerd op de collectieve transformatie van de fasen van een of meer materialen waaruit ze bestaan. Dit wordt veroorzaakt, bijvoorbeeld, door verwarming, smelten of neerslag, die materiaaleigenschappen kunnen veranderen. In metaallegeringen, het vormgeheugeneffect is gebaseerd op het fenomeen dat ze in twee verschillende kristalstructuren kunnen voorkomen als functie van een bepaalde temperatuur. Wanneer dit wordt gewijzigd, de metalen "herinneren" hun vroegere vorm die ze hadden bij die respectieve temperatuur. Echter, dit zelfherstellende effect is nooit volledig in composieten of legeringen.

Zelfherstellend of vormgeheugen in zuivere metalen was voorheen geheel onbekend. Dit effect is precies wat een groep wetenschappers rond Dr. Christian Brandl (KIT) en Eugen Rabkin van het Technion – Israel Institute of Technology nu in gouddeeltjes heeft waargenomen. Deze veelvormige deeltjes namen bijna volledig hun individuele oorspronkelijke vormen weer aan. Er was geen enkele vorm van vervorming. "Het fascinerende hiervan is dat de herstelde deeltjesvormen niet overeenkwamen met die met de laagste oppervlakte-energie, zoals te verwachten was, ' zegt Brandl.

De wetenschappers hadden eerst mechanische defecten in de deeltjes veroorzaakt in simulaties door krachtige computers en vervolgens, in werkelijkheid, met de meetpunt van een scanning force microscoop. Ze ontdekten dat uitgloeiende luchttemperaturen ver onder de smelttemperatuur van goud ervoor zorgden dat goudatomen langs oppervlaktestappen terug in de deuken gingen, ze bijna volledig opnieuw vullen. Dergelijke oppervlaktestappen komen voor in veel vervormde metalen. Bijgevolg, Brandl verwacht dat ook andere metalen de hier waargenomen zelfherstellende eigenschappen hebben. De wetenschappers verwachten dat hun bevindingen het mogelijk zullen maken om robuuste componenten te ontwerpen voor constructies kleiner dan een duizendste van een millimeter.