Čo sa stane s časticou, ktorá narazí vo vysokej rýchlosti na povrch? Experiment odhaľuje proces, ktorý sme doposiaľ nechápali
Vedci z inštitútu MIT sa pozreli na to čo sa stane, ak sa drobná častica zrazí s povrchom.
Čo sa deje, keď drobné častice narazia na povrch vo vysokých rýchlostiach? Proces, ktorý bežne nastáva pri aplikovaní nástreku na kovy alebo pri náraze mikrometeoritov na stenu vesmírnej stanice sa podarilo priblížiť vedcom z technologického inštitútu MIT.
Moment samotného nárazu sa udeje veľmi rýchlo a to bol až donedávna jeden z dôvodov, prečo nebol jasne pochopený. Pomocou vysokorýchlostnej kamery sa však vedeckému tímu z inštitútu podarilo proces impaktu častice zaznamenať a na základe experimentov popísať, kedy sa častica odrazí, prilepí sa, alebo poškodí materiál a oslabí ho.
Situácia z praxe
Vedúci autor štúdie, Mostafa Hassani-Gangaraj, vysvetľuje, že s nárazmi mikročastíc o materiál sa stretávame v živote často, hoci to nemusíme vždy vnímať. Tento proces prebieha pri aplikovaní náterov, čistení povrchov, alebo pri rezaní. Drobné častice sa pohybujú vysokými rýchlosťami a namiesto oslabenia materiálu môžu byť použité na jeho zosilnenie. Až donedávna ale nemali vedci jasnú predstavu o tom, čo sa presne deje.
„Existuje množstvo rôznych dejov, ktoré sa môžu odohrať v momente nárazu častice,“ vysvetľuje Hassani-Gangaraj.
V novom výskume sa však vedcom po prvýkrát podarilo zaznamenať krátku dobu roztavenia po náraze, ktorá hrá dôležitú úlohu pri opotrebovaní povrchu, do ktorého častica narazila. Tento dej vzniká v momente, ak rýchlosť častíc prekoná určitý limit. V priemysle sa rozumie že čím vyššia rýchlosť, tým je kvalita nástreku vyššia. Zistenia novej štúdie sú v tomto prípade mimoriadne dôležité, pretože výskum z MIT ako prvý naznačuje, že existuje limit, presiahnutím ktorého sa kvalita nástreku zhoršuje.
Výsledky štúdie ale nenachádzajú svoje uplatnenie len v priemysle pri ochranných nástrekoch. Rovnaká situácia môže nastať aj keď častice v atmosfére zasiahnu dôležitú infraštruktúru alebo keď mikročastice vo vesmíre zasiahnu satelit, či kozmickú raketu.
Neprehliadnite
Zistiť, čo sa stane s časticami v momente nárazu je mimoriadne zložité. Samotné častice sa pohybujú extrémne rýchlo, a to zvyčajne rýchlosťou väčšou ako jeden kilometer za sekundu. Častice majú zároveň priemer len desatiny priemeru ľudského vlasu. Vedci z inštitútu MIT preto potrebovali kameru s vysokým priblížením a schopnosťou zaznamenať až 100-miliónov obrazov za sekundu.
Mikroskopické nárazy
Pri experimente tím použil častice cínu hrubé asi 10 mikrometrov. Tieto častice sa pohybovali rýchlosťami až do 1 km/s a narážali do cínového povrchu. Na videu nižšie môžete vidieť čo sa stane, keď takáto častica vrazí do povrchu.
Vedci využili dáta z tohto experimentu na to, aby vytvorili všeobecný model toho, čo sa môže diať pri kontakte častíc s rôznymi povrchmi. Tím verí, že ich práca pomôže inžinierom vytvoriť materiály, odolné proti nárazu častíc, pohybujúcich sa vysokými rýchlosťami.
Komentáre