一個小小的高速粒子 竟能將空間站燒出大洞

我們知道，即使是一粒塵埃或是微小的液滴，當它們以足夠高的速度聚集撞擊，再堅強的金屬表面也會造成損壞。

但到目前為止，還存在一個問題困擾著我們，即如何或為什么會造成這種損壞的發生?因為這個物體的速度一定得是非常快，同時其規格也必須非常小。

現在，來自MIT的研究人員們已經研發了一款速度足夠快、放大倍數足夠大的相機，能夠捕捉到物體撞擊的細節。同時，他們已經通過研究發現，物體撞擊的速度是如此之快，以至于被撞擊到的那部分表面熔化了。

科學家們表示，之前對于侵蝕的研究“并沒有預料到”會產生這個結果。

高速的微觀粒子實際上也是非常有用的，而它們所造成的這種侵蝕也并非全然無益。它們的其他用處包括噴砂，或是應用于涂料方面。

但它們也可能是很危險的。例如，撞擊國際空間站的那些微小的隕石，或是被強風攜帶撞擊風力渦輪機的粒子。

來自麻省理工的工程師Mostafa Hassani-Gangaraj解釋道：“我們想要了解這些侵蝕發生的機制，以及確切的條件。”

因此，他和他的團隊想利用麻省理工開發的一個微粒子碰撞試驗臺，進行一系列相關的實驗來找出答案。因為其最高幀率可以達到1億幀/秒，所以這臺試驗臺能夠以實驗所需的超高速進行實驗記錄。

接下來，他們設置了一個錫紙表面，并使用激光來加熱另外一張錫紙。這使得該錫紙表面蒸發，并在這個過程中加速噴射出錫的微觀粒子。

這使得直徑為10微米(約0.01毫米)的錫粒子以每秒1公里(每小時2237英里)的速度，來撞擊另一個錫表面。

他們還使用激光來照射撞擊的過程，以便能清楚地看到正在發生的事情。這是第一次他們不用依賴撞擊后的表面檢查，就能看到造成損傷的機制。

一個10μm的粒子在1kps的速度下所拍攝的掃描電子顯微照片。(圖片來源：Hassani-Gangaraj et )

這項研究所提供的信息實際上是非常有價值的。它能夠改善那些使用高速微觀粒子的工業過程。研究人員表示，在這些工業工程中，大家公認的至理名言是，速度越快，效果越好。

但實驗的結果表明，情況并非總是如此——如果你把速度調的太快，你可能會在無意中就將東西給融化。

這同樣可以幫助我們了解微粒子是如何損壞渦輪機、航天器以及石油管道的。還有火星上那些可憐的機器人們，它們需要承受瘋狂的沙塵暴。

有了這些新知識，工程師們就能夠結合該研究成果開發出更多抗侵蝕的材料，將其用于太空行業和陸地

但顯然的是還有更多的研究需要進行。該團隊只是使用了錫，并采取的是直接撞擊的角度，。而對于不同的材料來說，可能會有些許不同的效果——如不同的硬度或韌性、不同的熔點(錫的熔點很低)以及不同的撞擊。

但這是第一步，在證實試驗臺和實驗裝置可以用來捕捉高速粒子和進行分析的那一刻，就非常地令人印象深刻。

麻省理工學院工程師David Veysset表示：“我們可以把這項技術推廣到任何一個會因材料侵蝕而受到影響的領域。”