L'última investigació del professor emèrit de l'Institut de Tecnologia de la Florida Martin Glicksman sobre metalls i materials té implicacions per a la indústria de la foneria, però també té una profunda connexió personal amb la inspiració de dos col·legues morts.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
L'estudi de Gliksman "Laplacià superficial del potencial termoquímic interfacial: el seu paper en la formació del règim de fases sòlides i líquides" es publica al número de novembre de la revista conjunta Springer Nature Microgravity.Les troballes podrien conduir a una millor comprensió de la solidificació de les peces de fosa metàl·lica, permetent als enginyers construir motors més duradors i avions més forts, i avançar en la fabricació additiva.
"Quan penses en l'acer, l'alumini, el coure, tots els materials d'enginyeria importants, la fosa, la soldadura i la producció de metalls primaris, aquestes són indústries multimilionàries de gran valor social", va dir Glicksman."Entendreu que estem parlant de materials, i fins i tot petites millores poden ser valuoses".
De la mateixa manera que l'aigua forma cristalls quan es congela, passa una cosa semblant quan els aliatges de metall fos es solidifiquen per formar peces de fosa.La investigació de Gliksman mostra que durant la solidificació dels aliatges metàl·lics, la tensió superficial entre el cristall i la fosa, així com els canvis en la curvatura del cristall a mesura que creix, provoquen un flux de calor fins i tot a interfícies fixes.Aquesta conclusió fonamental és fonamentalment diferent dels pesos de Stefan que s'utilitzen habitualment en la teoria de la fosa, en què l'energia tèrmica emesa per un cristall en creixement és directament proporcional a la seva taxa de creixement.
Gliksman va notar que la curvatura d'un cristal·lit reflecteix el seu potencial químic: una curvatura convexa baixa lleugerament el punt de fusió, mentre que una curvatura còncava l'eleva lleugerament.Això és ben conegut en termodinàmica.El que és nou i ja demostrat és que aquest gradient de curvatura provoca un flux de calor addicional durant la solidificació, que no es tenia en compte en la teoria tradicional de la fosa.A més, aquests fluxos de calor són "deterministes" i no aleatoris, com el soroll aleatori, que en principi es pot controlar amb èxit durant el procés de fosa per canviar la microestructura de l'aliatge i millorar les propietats.
"Quan tens microestructures cristal·lines complexes congelades, hi ha un flux de calor induït per la curvatura que es pot controlar", va dir Gliksman."Si es controlen amb additius químics o efectes físics com la pressió o camps magnètics forts, aquests fluxos de calor en peces de fosa d'aliatge real poden millorar la microestructura i, finalment, controlar els aliatges de fosa, les estructures soldades i fins i tot els materials impresos en 3D".
A més del seu valor científic, l'estudi va tenir una gran importància personal per a Glixman, gràcies en gran part al suport útil d'un col·lega difunt.Un d'aquests companys va ser Paul Steen, professor de mecànica de fluids a la Universitat de Cornell, que va morir l'any passat.Fa uns anys, Steen va ajudar a Glicksman en la seva investigació sobre materials en microgravetat mitjançant la mecànica de fluids i la investigació de materials del transbordador espacial.Springer Nature va dedicar el número de novembre de Microgravity a Steen i va contactar amb Gliksman per escriure un article científic sobre l'estudi en el seu honor.
"Això em va portar a preparar alguna cosa interessant que Paul apreciaria especialment.Per descomptat, molts lectors d'aquest article de recerca també estan interessats en l'àrea a la qual va contribuir Paul, és a dir, la termodinàmica de la interfície", va dir Gliksman.
Un altre col·lega que va inspirar a Gliksman per escriure l'article va ser Semyon Koksal, professor de matemàtiques, cap de departament i vicepresident d'afers acadèmics de l'Institut de Tecnologia de Florida, que va morir el març de 2020. Gliksman la va descriure com una persona amable i intel·ligent que era un plaer. per parlar, assenyalant que ella l'ha ajudat a aplicar els seus coneixements matemàtics a la seva recerca.
“Ella i jo érem bons amics i estava molt interessada en la meva feina.Semyon em va ajudar quan vaig formular equacions diferencials per explicar el flux de calor causat per la curvatura ", va dir Gliksman."Vam passar molt de temps discutint les meves equacions i com formular-les, les seves limitacions, etc. Ella va ser l'única persona a la qual vaig consultar i va ser molt útil per formular la teoria matemàtica i per ajudar-me a fer-ho bé".
Més informació: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in the formation of the solid-liquid mode, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Si trobeu un error ortogràfic, inexactitud o voleu enviar una sol·licitud per editar el contingut d'aquesta pàgina, utilitzeu aquest formulari.Per a preguntes generals, utilitzeu el nostre formulari de contacte.Per obtenir comentaris generals, utilitzeu la secció de comentaris públics a continuació (recomanacions si us plau).
Els vostres comentaris són molt importants per a nosaltres.Tanmateix, a causa del volum de missatges, no podem garantir respostes individuals.
La vostra adreça de correu electrònic només s'utilitza per informar els destinataris de qui ha enviat el correu electrònic.Ni la vostra adreça ni l'adreça del destinatari s'utilitzaran per a cap altre propòsit.La informació que heu introduït apareixerà al vostre correu electrònic i Phys.org no l'emmagatzemarà en cap forma.
Rebeu actualitzacions setmanals i/o diàries a la vostra safata d'entrada.Pots donar-te de baixa en qualsevol moment i mai compartirem les teves dades amb tercers.
Aquest lloc web utilitza cookies per facilitar la navegació, analitzar el vostre ús dels nostres serveis, recopilar dades per personalitzar anuncis i proporcionar contingut de tercers.En utilitzar el nostre lloc web, reconeixeu que heu llegit i entès la nostra Política de privadesa i Condicions d'ús.