Kada sam prije mnogo godina pisao svoju drugu znanstveno-popularnu knjigu, koja se zove Fantastični projekti, u njoj sam spomenuo i međuzvjezdanu sondu, dakle sondu koja ne putuje do Mjeseca, Marsa, Jupitera, Urana ili Neptuna nego do najbliže nam zvijezde – i još dalje. Iako takvu sondu već imamo, jer je Pinoeer 2 formalno napustio Sunčev sustav, od međuzvjezdanog robota zahtijeva se mnogo više. On bi bio prepušten sam sebi stotinama, pa i tisućama godina. Teško je i zamisliti stroj koji bi nesmetano, bez ikakva kvara, rado stotinama godina i to usprkos svim nedaćama nimalo praznog svemirskog prostora – jer u njemu na samotnog Zemljinog glasnika vrebaju nebrojne opasnosti, od zračenja sviju vrsta do većih i manjih meteorita. Jedino rješenje je napraviti sondu – a upravo takvu sondu u knjizi spominjem – koja popravlja samu sebe.

Ali samopopravljanje je svojstvo živog, a ne neživog. Čvoruga na glavi će sama splasnuti, ulubljeni odbojnik na autu neće se sam izravnati. „Medicus curat, natura sanat“, kažu Latini. Liječnik liječi, priroda ozdravljuje – ali samo živa priroda!

No nije tako, barem ne odnedavno. Mnogo se naime radi na materijalima koji sami popravljaju svoje lomove. Jedan takav opisan je u časopisu Matter u znanstvenom radu s naslovom „Biological self-healing strategies from mechanically robust heterophasic liquid metals“. Mnogo teških, stručnih riječi iza kojih se međutim krije jednostavan mehanizam: metal koji liječi svoje rane kao i živo tkivo, kost ili kora drveta, na primjer.

Inspiracija autorima rečenog rada bio je mehanizam zacjeljivanja poznat pod kraticom ETR (emulsion exudation, nutrition transportation, tissue regeneration). Riječ je o tome da do stanica u oštećenom tkivu prodire (kroz oštećenje) emulzija s hranjivim tvarima koje im omogućuju da ga diobom zatvore. Ovdje međutim nije riječ o emulziji nego o tekućem metalu koji na mjestu loma prelazi u kruto stanje. Stoga se njihov materijal označava kraticom ETR-M, gdje M stoji, razumije se, za metal.

Sve to djeluje pomalo apstraktno dok ne kažemo o kakvom je metalu riječ. Riječ je, ukratko, o leguri ili – bolje rečeno – legurama galija, indija i bizmuta koje čine smjesu koja se nalazi djelomično u krutom a djelomično u tekućem agregatnom stanju (solid-liquid metal, SLM). Zašto baš legure tog sastava? Galij je metal s talištem od samo 30 ^oC, pa su mu i legure lakotaljive. No ovdje je riječ i o nečem drugom. SLM se sastoji od čestica krutog metala okruženog tekućim, ali sastav krutog i tekućeg metala nije posve jednak. Galij, indij i bizmut grade naime legure različitog sastava, i baš na toj promjeni sastava temelji se proces zacjeljivanja. Mnogo ovisi o intermetalnom spoju BiIn₂ koji reagira s galijem i njegovim legurama. Sve skupa vrlo komplicirano, no iz toga proizlazi nešto sasvim jednostavno: legura sastava Ga₂₀Bi₂₀In₆₀ sama liječi svoje lomove samo ako joj se dade dovoljno vremena.

Proces zacjeljivanja metala moguć je već pri tjelesnoj temperaturi (37 ^oC), no ne tako brzo kao pri višim temperaturama. Pri 45 ^oC lom zacjeljuje nakon četiri dana, a pri 50 ^oC, za samo jedan sat (60 min)! I ono najvažnije, ovdje nije riječ o metalu koji zacjeljuje nego o čvrstom metalu koji zacjeljuje. Prekidna čvrstoća legure Ga₂₀Bi₂₀In₆₀ dostiže naime vrijednost od 5,2 GPa, pa se po tome može mjeriti s ponajboljim čelicima. Nakon loma čvrstoća se bitno ne mijenja, smanjuje se samo 1 – 10 %. Još je važnije da se predmet izrađen od materijala ETR-M može nebrojno puta lomiti, a nakon loma može biti još čvršći nego prije!

Za što bi se novi materijal mogao upotrijebiti? Prva je misao, budući da se regenerira već na tjelesnoj temperaturi, da bi se mogao koristiti za izradu implantata, primjerice umjetnih kostiju. Implantat od heterofazične legure ETR-M se ne bi mogao istrošiti jer bi se regenerirao poput prirodnog tkiva. Novi bi materijal bio dobar i za robote jer ih ne bi trebalo popravljati od lomova i – što još da kažemo – u takvom metalu ne dolazi do zamora materijala. To znači da bi od njega napravljeni strojni dijelovi mogli raditi bez opasnosti da će slabljenjem mehaničkih svojstava prouzročiti kvar ili nesreću.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, posljednje dvije su „Kemija – muza arhitekture“ (u koautorstvu sa Zvonkom Pađanom) i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.