Достаточно простой процесс, происходящий, к примеру, при окраске металла из пульверизатора, когда крошечные частицы вещества на большой скорости врезаются в поверхность металла, до сих пор не был детально описан. Ученые из Массачусетского технологического института впервые записали этот процесс с помощью высокоскоростной камеры. Оказалось, что быстрые микроскопические частицы плавят металл в момент столкновения с ним.

В результате ученым удалось точно описать условия, при которых частица отскакивает от поверхности, прилипает к ней или плавит поверхность. Итоги экспериментов легли в основу общей модели прогнозирования реакции частиц заданного размера, перемещающихся с определенной скоростью. Предыдущие исследования основывались на изучении процесса пост-фактум, по анализу поверхности уже после воздействия частиц. Это не позволяло понять сложную динамику процесса. Благодаря визуализации стало ясно, что при высокой скорости в момент удара происходит плавление как частицы, так и поверхности.



Фото последствий столкновения 10-нанометровой частицы с поверхностью на скоростях (a) 184, (b) 374, (c) 580, и (d) 1108 м/c. Видно, что частица в (a) отскочила, (b) — прилипла, (c) — частично расплавилась, (d) — расплавилась полностью

«Мы можем распространить результаты на любую ситуацию, где имеет значение эрозия. Конечная цель в том, чтобы разработать единую модель для всех типов металлов и скоростей, с помощью которой можно предсказать, произойдет ли эрозия», — пояснил один из авторов статьи Дэвид Вейссет в разговоре с MIT News.