Najnowsze badania emerytowanego Florida Institute of Technology Martina Glicksmana dotyczące metali i materiałów mają implikacje dla przemysłu odlewniczego, ale mają także głęboki osobisty związek z inspiracją dwóch zmarłych kolegów.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Badanie Gliksmana „Surface Laplacian of the interfacial termochemiczny potencjał: jego rola w tworzeniu reżimu faz stałych i ciekłych” zostało opublikowane w listopadowym numerze wspólnego czasopisma Springer Nature Microgravity.Odkrycia mogą pomóc w lepszym zrozumieniu procesu krzepnięcia odlewów metalowych, umożliwiając inżynierom budowanie trwalszych silników i mocniejszych samolotów, a także udoskonalanie produkcji przyrostowej.
„Kiedy pomyślisz o stali, aluminium, miedzi – wszystkich ważnych materiałach konstrukcyjnych, odlewnictwie, spawaniu i produkcji metali pierwotnych – są to wielomiliardowe gałęzie przemysłu o ogromnej wartości społecznej” – powiedział Glicksman.„Zrozumiesz, że mówimy o materiałach i nawet drobne ulepszenia mogą być cenne”.
Podobnie jak woda tworzy kryształy, gdy zamarza, coś podobnego dzieje się, gdy stopione stopy metali krzepną, tworząc odlewy.Badania Gliksmana pokazują, że podczas krzepnięcia stopów metali napięcie powierzchniowe pomiędzy kryształem a roztopionym materiałem, a także zmiany krzywizny kryształu w miarę jego wzrostu, powodują strumień ciepła nawet na stałych powierzchniach międzyfazowych.Ten zasadniczy wniosek różni się zasadniczo od ciężarków Stefana powszechnie stosowanych w teorii odlewania, w których energia cieplna emitowana przez rosnący kryształ jest wprost proporcjonalna do szybkości jego wzrostu.
Gliksman zauważył, że krzywizna krystalitu odzwierciedla jego potencjał chemiczny: krzywizna wypukła nieznacznie obniża temperaturę topnienia, natomiast krzywizna wklęsła nieznacznie ją podnosi.Jest to dobrze znane w termodynamice.Nowością i już udowodnionym faktem jest to, że ten gradient krzywizny powoduje podczas krzepnięcia dodatkowy strumień ciepła, który nie był brany pod uwagę w tradycyjnej teorii odlewania.Ponadto te przepływy ciepła są „deterministyczne”, a nie losowe, jak szum losowy, który w zasadzie można z powodzeniem kontrolować podczas procesu odlewania, aby zmienić mikrostrukturę stopu i poprawić właściwości.
„Kiedy zamroży się złożone mikrostruktury krystaliczne, istnieje strumień ciepła wywołany krzywizną, który można kontrolować” – powiedział Gliksman.„Jeśli te strumienie ciepła w odlewach ze stopów rzeczywistych będą kontrolowane przez dodatki chemiczne lub efekty fizyczne, takie jak ciśnienie lub silne pola magnetyczne, mogą poprawić mikrostrukturę i ostatecznie kontrolować stopy odlewane, konstrukcje spawane, a nawet materiały drukowane w 3D”.
Oprócz wartości naukowej badanie miało dla Glixmana ogromne znaczenie osobiste, w dużej mierze dzięki pomocnemu wsparciu zmarłego kolegi.Jednym z takich kolegów był zmarły w ubiegłym roku Paul Steen, profesor mechaniki płynów na Uniwersytecie Cornell.Kilka lat temu Steen pomógł Glicksmanowi w jego badaniach nad materiałami w mikrograwitacji, wykorzystując mechanikę płynów i badania materiałów w promach kosmicznych.Springer Nature poświęcił listopadowe wydanie Microgravity Steenowi i skontaktował się z Gliksmanem, aby napisał na jego cześć artykuł naukowy na temat badań.
„To skłoniło mnie do stworzenia czegoś interesującego, co Paul szczególnie doceniłby.Oczywiście wielu czytelników tego artykułu badawczego jest również zainteresowanych dziedziną, w którą Paul wniósł swój wkład, a mianowicie termodynamiką interfejsów” – powiedział Gliksman.
Kolejnym kolegą, który zainspirował Gliksmana do napisania artykułu, był zmarły w marcu 2020 r. profesor matematyki, kierownik katedry i wiceprezes ds. akademickich Florida Institute of Technology, Siemion Koksal. Gliksman określił ją jako życzliwą, inteligentną osobę, z którą można było się cieszyć z którym mógł porozmawiać, zauważając, że pomogła mu zastosować wiedzę matematyczną w badaniach.
„Byłyśmy dobrymi przyjaciółkami i była bardzo zainteresowana moją pracą.Siemion pomógł mi, gdy formułowałem równania różniczkowe wyjaśniające przepływ ciepła spowodowany krzywizną” – powiedział Gliksman.„Spędziliśmy dużo czasu, omawiając moje równania i sposób ich formułowania, ich ograniczenia itp. Była jedyną osobą, z którą się konsultowałem i była bardzo pomocna w formułowaniu teorii matematycznej i pomagała mi ją dobrze zrobić”.
Dalsze informacje: Martin E. Gliksman i in., Surface Laplacian of the interfacial termochemiczny potencjał: jego rola w tworzeniu trybu ciało stałe-ciecz, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Jeśli napotkasz literówkę, nieścisłość lub chcesz zgłosić prośbę o edycję zawartości tej strony, skorzystaj z tego formularza.W przypadku pytań ogólnych prosimy skorzystać z naszego formularza kontaktowego.Aby uzyskać ogólną opinię, skorzystaj z poniższej sekcji komentarzy publicznych (proszę o rekomendacje).
Twoja opinia jest dla nas bardzo ważna.Jednakże ze względu na ilość wiadomości nie możemy zagwarantować indywidualnych odpowiedzi.
Twój adres e-mail służy wyłącznie do poinformowania odbiorców, kto wysłał wiadomość e-mail.Ani Twój adres, ani adres odbiorcy nie będą wykorzystywane w żadnym innym celu.Wprowadzone informacje pojawią się w Twoim e-mailu i nie będą przechowywane przez Phys.org w żadnej formie.
Otrzymuj cotygodniowe i/lub codzienne aktualizacje na swoją skrzynkę odbiorczą.W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrypcji, a my nigdy nie udostępnimy Twoich danych podmiotom trzecim.
Ta strona wykorzystuje pliki cookies w celu ułatwienia nawigacji, analizy korzystania z naszych usług, gromadzenia danych w celu personalizacji reklam oraz dostarczania treści pochodzących od podmiotów trzecich.Korzystając z naszej witryny, potwierdzasz, że przeczytałeś i zrozumiałeś naszą Politykę prywatności i Warunki użytkowania.