Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) при помощи ультраскоростной камеры засняли воздействие мелких частиц — размером 10 мкм — на поверхность. Об этом пишет «EurekAlert!».
Команда исследователей из MIT провела первую в мире высокоскоростную визуализацию и анализ процесса воздействия микрочастиц на различные поверхности. Это необходимо для прогнозирования, когда микрочастицы будут отскакивать от материала, когда прилипать, а когда разрушать его.
Высокоскоростные удары микрочастиц используются во многих целях в промышленности, например, для нанесения различных покрытий или чистки поверхностей. Они применяются в виде сверхмощной версии пескоструйной обработки, которая разгоняет частицы до сверхзвуковой скорости. Такие взрывные устройства с микрочастицами также могут использоваться для укрепления металлических поверхностей. Однако до сих пор эти процессы происходили без четкого понимания основной физики процесса.
Частицу олова разогнали до скорости более 1 км/с — на этой скорости уже происходит небольшое плавление объекта — и ударили ею в поверхность из олова. При этом исследователи хотели понять, на какой скорости получается эрозия поверхности, а на какой — полностью обратный процесс его укрепления.
Высокоскоростная камера, с которой работали ученые, может записывать видео с частотой до 100 млн кадров в секунду. В ходе эксперимента частица ускорялась лазерным лучом, а второй луч освещал летящие частицы при ударе о поверхность.
MIT использовал данные из этих экспериментов для создания общей модели прогнозирования реакции частиц определенного размера, движущихся с определенной скоростью, на поверхность. Эксперимент проходил пока только с чистым металлом, однако в дальнейшем ученые будут испытывать сплавы и другие материалы. Кроме того, они намерены протестировать удары под разными углами, а не только под прямым.
В дальнейшем результаты исследования позволят создать материал, который можно защитить от любого типа эрозии.