美國新墨西哥州桑迪亞國家實驗室科學家們首次目睹了金屬片在沒有任何人工干預的情況下裂開，然後又重新融合在一起，這一過程顛覆了基本科學理論。如果能利用新發現的這一現象，有可能帶來一場工程革命，在這場革命，自我修復的發動機、橋樑和飛機可逆轉磨損造成的損壞，使其更加安全和持久。
來自桑迪亞國家實驗室和德克薩斯農工大學的研究小組今天在《自然》雜誌上介紹了他們的研究成果。"桑迪亞材料科學家布拉德-博伊斯（Brad Boyce）說："親眼目睹這一切絕對令人震撼。"博伊斯說："我們已經證實，金屬具有內在的自然自癒能力，至少在奈米級疲勞損傷的情況下是如此。
疲勞損傷是機器磨損並最終損壞的一種方式。反覆的應力或運動會導致微觀裂紋的形成。隨著時間的推移，這些裂紋會不斷擴大和蔓延，直至斷裂！整個設備就會斷裂，用科學術語來說就是失效。
博伊斯和他的團隊看到消失的裂縫，就是這些微小，但後果嚴重的裂縫之一，以納米為單位。"博伊斯說："從我們電子設備的焊點到汽車發動機，再到我們開車經過的橋樑，這些結構常會因循環加載導致裂紋產生並最終斷裂而發生不可預知的故障。博伊斯說："當它們發生故障時，我們不得不面對更換成本、時間損失，某些情況下甚至會造成人員傷亡。這些故障對美國經濟影響每年以數千億美元計。
儘管科學家們已創造出了一些自癒材料，其中大部分是塑料，但自癒金屬的概念，很大程度上還只是科幻小說的範疇。博伊斯說"金屬裂縫只會越來越大，不會越來越小。甚至我們用來描述裂紋生長的一些基本方程也排除了這種癒合過程的可能，"。
意外發現得到理論，提出者的證實
2013年，時任麻省理工學院材料科學與工程系助理教授，現任德克薩斯農工大學全職教授邁克爾·德姆科維奇(Michael Demkowicz) 開始打破常規材料理論。他根據計算機模擬結果發表了一項新理論，認為在特定條件下，金屬應能焊合磨損形成的裂縫。
綜合奈米技術中心是能源部一個用戶設施，由桑迪亞國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室共同運營。
"博伊斯說：我們當然不是在尋找它。"
現任田納西大學諾克斯維爾分校副教授 哈立德-哈塔爾（Khalid Hattar）和現供職於能源部核能辦公室的克里斯-巴爾（Chris Barr）發現這一現象時正在桑迪亞進行實驗。他們當時只是想評估裂縫是如何在一塊納米級的鉑金中形成和擴散，他們使用了自己開發的一種特殊電子顯微鏡技術，以每秒200次速度反覆拉扯金屬兩端。令人驚訝的是實驗進行了大約40分鐘，破壞的方向發生了逆轉。裂縫的一端重新融合在一起，就像在走回自己的路一樣，沒留下任何痕跡。隨著時間推移，裂縫沿著不同方向重新生長。
哈塔爾稱之為 "前所未有的洞察力"。了解這一理論的博伊斯與德姆科維奇分享了他的發現。"德姆科維奇說：我聽了當然非常高興 "。隨後，這位教授在計算機模型上重現了實驗，證實了在桑迪亞看到的現象與他多年前的理論相同。
他們的工作得到了能源部基礎能源科學科學辦公室、國家核安全局和國家科學基金會的支持。關於自癒過程，還有很多未知數，包括它是否會成為製造環境中的實用工具。"博伊斯說："這些發現多大程度上具有普遍性，很可能成為廣泛研究課題。"我們展示了奈米晶金屬在真空中發生的這種情況。但我們不知道這是否也能在大氣中傳統金屬中誘發。
儘管存在未知，但這一發現仍是材料科學一次飛躍。"德姆科維奇說：我希望這發現能鼓勵材料研究人員考慮，在適當情況，材料可以做我們意想不到的事。"
▼桑迪亞國家實驗室研究員 Ryan Schoell 使用由 Khalid Hattar、Dan Bufford 和 Chris Barr 開發的專門透射電子顯微鏡技術研究納米級疲勞裂紋。 (攝影：Craig Fritz）。
▼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，綠色標記為裂縫形成的位置，然後重新融合在一起。紅色箭頭表示意外觸發這一現象的拉力方向。 (圖片由Dan Thompson提供）。
桑迪亞國家實驗室是一個多功能實驗室，由霍尼韋爾國際公司的全資子公司桑迪亞有限責任公司的國家技術和工程解決方案運營，為美國能源部國家核安全局服務。桑迪亞實驗室在核威懾、全球安全、國防、能源技術和經濟競爭力方面承擔主要研發職責，主要設施位於新墨西哥州阿爾伯克基和加利福尼亞州利弗莫爾。
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