Forskere ved Aalborg Universitet har for første gang demonstreret et metal, der kan reparere revner og brud i sig selv uden menneskelig indgriben. Opdagelsen kan revolutionere holdbarheden af fremtidens robotter og industrielle maskiner.
Et hold forskere fra Institut for Materialeteknologi ved Aalborg Universitet har udviklet en ny type metallegering, der automatisk lukker små revner og brud, når de opstår. Opdagelsen blev præsenteret i går på en konference i Odense og kan blive et gennembrud for robotteknologi og maskiner, der udsættes for stor slid.
Legeringen, der består af en blanding af aluminium, kobber og en række sjældne jordarters metaller, aktiverer en selvhelende proces, når den udsættes for mekanisk stress. Ifølge forskerne sker det ved, at mikroskopiske partikler i materialet smelter lokalt ved revner og fylder hullet, før det størkner igen.
"Vi har observeret, at revner på op til en halv millimeter kan lukke sig helt i løbet af få timer, afhængigt af temperaturen," siger lektor Mette Vestergaard, der har ledet projektet. "Det er første gang, vi ser dette fænomen i et metal, der også bevarer sin styrke efter helingen."
Fra laboratoriet til industrien
Selvom teknologien stadig er på forsøgsstadiet, har flere virksomheder allerede vist interesse. En af dem er Nordisk Robotteknik i Silkeborg, der producerer industrielle robotarme. Direktør Henrik Lund mener, at selvhelende metal kan forlænge levetiden på virksomhedens produkter markant.
"Vores robotter arbejder ofte i miljøer med høj belastning, hvor slid og revner er en konstant udfordring. Hvis vi kan integrere dette metal, vil det betyde færre nedbrud og lavere vedligeholdelsesomkostninger," siger han.
Forskerne understreger dog, at der stadig er udfordringer. Foreløbig virker den selvhelende effekt bedst ved temperaturer mellem 80 og 120 grader celsius, hvilket begrænser anvendelsen i visse sammenhænge. Desuden er produktionsomkostningerne høje, da legeringen indeholder sjældne metaller.
Test i ekstreme miljøer
For at afprøve materialets potentiale har forskerne indgået et samarbejde med Danmarks Tekniske Museum i Helsingør. Her skal en prototype af en robotarm med det selvhelende metal testes i en udstilling, hvor den udsættes for gentagne belastninger over flere måneder.
"Vi vil simulere årtiers slid på få uger for at se, hvordan metallet klarer sig i praksis," forklarer museumsinspektør Lars Krogh. "Hvis det holder, hvad det lover, kan det blive en gamechanger for industrien."
En anden potentiel anvendelse er inden for rumfart, hvor materialer skal kunne modstå ekstreme forhold. Forskerne har allerede haft foreløbige samtaler med den europæiske rumorganisation om at teste legeringen i satellitter.
Vejen frem
De næste skridt for forskerholdet er at optimere legeringens sammensætning for at gøre den mere temperaturstabil og billigere at producere. Mette Vestergaard forventer, at de første kommercielle anvendelser kan være klar inden for tre til fem år.
"Vi arbejder på at udvide temperaturområdet, så metallet også kan bruges i koldere miljøer, for eksempel i arktiske forhold eller i dybhavsrobotter," siger hun.
Samtidig undersøger holdet, om teknologien kan overføres til andre materialer som plastik eller keramik. Hvis det lykkes, kan selvhelende materialer blive en standard i alt fra forbrugerelektronik til byggeindustrien.