即使一个小小的高速粒子也能将空间站融出一个洞

我们知道，即使是一粒灰尘或微小的液滴，当它们聚集并以足够高的速度撞击时，即使是坚固的金属表面也会造成损坏。

但是到目前为止，仍然有一个问题困扰着我们，那就是，这种损害将如何或为什么发生。因为这个物体的速度必须非常快，而且它的规格也必须非常小。

现在，麻省理工学院的研究人员已经开发出一种足够快、足够大的照相机，可以捕捉物体撞击的细节。与此同时，他们通过研究发现，物体的撞击速度太快，以至于表面被撞击的部分熔化。

科学家们说，以前关于侵蚀的研究“没有预料到”这个结果。

高速微观粒子实际上非常有用，它们造成的侵蚀也并非完全无用。其他用途包括喷砂或涂层。

但它们也可能非常危险。例如，那些撞击国际空间站的小陨石或由强风携带并撞击风力涡轮机的粒子。

麻省理工学院的工程师穆斯塔法·哈萨尼-甘加拉伊解释道:“我们想知道这些侵蚀的机制和确切的条件。”

因此，他和他的团队想利用麻省理工学院开发的粒子碰撞试验台进行一系列相关实验来找出答案。因为它的最高帧频可以达到每秒1亿帧，这个试验台可以以实验所需的超高速记录实验。

接下来，他们建立了一个锡箔表面，并使用激光加热另一块锡箔。这导致锡箔的表面蒸发，并在此过程中加速锡微粒的喷射。这导致直径为10微米(约0.01毫米)的锡颗粒以每秒1公里(每小时2237英里)的速度撞击另一个锡表面。

他们还用激光来照亮撞击过程，这样他们就能清楚地看到发生了什么。这是他们第一次可以不依靠撞击后的表面检查就能看到损坏的机理。

一个10μm粒子的扫描电子显微照片，速度为1kps。(照片来源:hassani-gangarajeet)

这项研究提供的信息实际上非常有价值。它可以改善使用高速微观粒子的工业过程。研究人员说，在这些工业项目中，公认的智慧是速度越快，效果越好。

但是实验结果表明情况并非总是如此——如果你把速度设得太快，你可能会无意中融化东西。

这也能帮助我们理解微粒是如何损坏涡轮机、宇宙飞船和输油管道的。火星上还有一些可怜的机器人需要忍受疯狂的沙尘暴。有了这些新知识，工程师们可以将研究结果结合起来，开发出更多的抗侵蚀材料，用于航天工业和陆地上。

然而，显然需要做更多的研究。该团队只使用锡，并采取了直接冲击角度。对于不同的材料，可能会有一些不同的影响——如不同的硬度或韧性，不同的熔点(锡熔点很低)和不同的影响。

然而，这是第一步，当证实试验台和实验设备可用于捕捉高速粒子和进行分析时，令人印象深刻。

麻省理工学院的工程师大卫·维塞特说:“我们可以将这项技术推广到任何受物质侵蚀影响的地区。”

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李同信，转载必须授权