美国明尼苏达大学的科学家正在为机床设计超硬的耐磨涂层。在他们的专利技术中，喷射的粒子以1~2千米/秒的速度打在目标基底（如硅表面）上。这项技术制造的涂层能被开发用于如传感器和催化剂等用途。

 

科学家们使用高速纳米粒子是因为它们能粘附在表面而不被溅射开。但他们原先不明白为什么高速能起作用。粘附意味着动能被转换为其他能量。为了研究这些能量的去向，他们用计算机模拟了高超音速的纳米粒子。起初，一个球状的30,000个硅原子排列在类金刚石的晶体结构中，每个原子与4个近邻原子成键。接着，他们将这个纳米粒子撞向硅表面。当速度小于1.2千米/秒时，粒子就像篮球一样从表面弹开。但在高速下，纳米粒子的一部分相变到β-tin的压缩状态，其中每个原子与6个近邻原子成键。若在宏观物体中，这样的碰撞能量不足以引起相变。但是冲击力被作用在几个平方纳米上，所以纳米粒子内部压力非常大（大约20万个大气压），足以引起相变。β-tin态只持续了几个皮秒，当纳米粒子开始弹回时，有了转变到非晶态的第二个相变。两个相变结合起来，加上一些热的产生，吸收了所有的动能，于是粒子留在表面上。

 

这项研究能帮助工程师调节增大纳米结构的薄膜与基底粘附的速度，也可帮助开发耐磨涂层的科学家。

 

原文链接：http://focus.aps.org/story/v22/st7（陈鲁倬/编译）

 

《科学新闻》 (2008年 10月 第1期 封面集锦)