金屬超音速黏合關鍵突破：過快反而效果差

康乃爾大學最新研究顛覆傳統認知，發現微小金屬顆粒在特定超音速下才能達到最佳黏合效果，這項發現將徹底改變冷噴塗與3D列印等工業製程。

在冷噴塗與積層製造等工業技術中，金屬微粒以極高速撞擊表面產生強力結合，形成高效能材料。這種高能碰撞堆疊出堅固的結構層，但科學家始終無法完全掌握黏合機制與失效原因。

研究團隊使用直徑20微米的鋁微粒，以最高每秒1,337公尺（超越音速）的速度撞擊鋁表面，並用高速攝影記錄撞擊過程。結果顯示，當速度超過每秒1,060公尺時，黏合強度反而開始下降，到極速時幾乎無法附著。

「這完全出乎意料！」機械與航太工程系助理教授Mostafa Hassani表示：「傳統認為速度越快黏合越好，但我們發現存在最佳黏合速度峰值。」

研究團隊將此現象歸因於「彈性恢復效應」——超高速撞擊使表面材料失去變形吸能能力，轉化為彈性應變，導致微粒撞擊後回彈，破壞介面結構。

博士研究生唐琪指出：「過去業界可能認為侵蝕是高速粒子犁過基材或介面熔化所致，但我們發現超高速度會使已黏合粒子脫離，阻礙材料堆積。」

雖然研究聚焦鋁材，但科學家認為這種「最佳黏合速度」機制可能適用所有金屬。後續將探討粒子尺寸影響，並研發最佳化粒子與基材的工程方法，以最大化黏合強度。