盖世汽车讯 据外媒报道，都柏林圣三一学院（Trinity College Dublin）工程学院（School of Engineering）的研究人员研制出一台强大的新机器，可以精确观察微小颗粒（远小于沙粒）以极高速度撞击表面时发生的情况。

图片来源： 都柏林圣三一学院

这台激光烧蚀粒子加速与观测（Laser Ablation Particle Acceleration and Observation， LAPAO）机器由都柏林圣三一学院先进制造科学与技术（STAM）研究小组研制，使用激光发射大小为10至60微米的粒子，速度高达每秒1公里，大约是子弹的三倍。

一台特殊的相机每秒可拍摄十亿张照片，捕捉这些粒子撞击表面时的行为：是粘附、反弹还是破碎？

解答这个核心问题至关重要，因为它们将帮助工程师了解如何制造更好的材料和涂层——用于制造飞机部件、医疗植入物，甚至机械保护层等。这种正在改进的工艺被称为“冷喷涂（Cold Spray）”，这是一种无需熔化金属部件即可“打印”或修复金属部件的方法。

在此之前，研究人员只能根据计算机模型进行猜测。有了这台机器，他们终于可以看到实际发生的情况——这将彻底改变他们设计和制造先进材料的方式。

圣三一工程学院博士生、STAM团队核心成员Leo Devlin表示：“多亏了我们的机器，我们现在可以获得经历超高应变率塑性变形的微粒的材料参数，这是建模人员长期以来一直试图预测的。然而，由于软件的限制，他们无法以足够高的精度预测粒子行为。借助这台机器，我们可以在几分钟内直观地看到各种粒子和基材之间真实的材料相互作用，这将有助于我们理解和优化特定材料的冷喷涂工艺。迄今为止，该机器已用于确定铝、Ti64和高熵合金等一系列材料的临界速度，这些材料在电气和汽车工业中用作涂层，从而可以生产出具有更理想材料性能（例如高耐磨性和耐腐蚀性）的轻量化部件。”

过去几年中，冷喷涂技术已发展出激光辅助和电磁辅助冷喷涂等先进技术，以改善沉积材料的微观结构和性能。

冷喷涂技术能够在基材上形成涂层（通常是金属涂层）。该技术非常实用，因为它不需要工程师达到材料的熔点即可将涂层和基材结合。塑性变形是该工艺的关键；每个微小颗粒在撞击时都会变形，并引发复杂的键合过程，从而在形成第一层沉积层后，实现基材粘附和颗粒间粘附。

“如今，除了传统的航空航天工业应用外，冷喷涂还广泛应用于核能、汽车以及更广泛的制造业，”圣三一学院STAM团队的Shuo Yin教授补充道。