Florida Institute of Technologyn emeritusprofessori Martin Glicksmanin viimeisimmät metallien ja materiaalien tutkimukset vaikuttavat valimoteollisuuteen, mutta sillä on myös syvä henkilökohtainen yhteys kahden kuolleen kollegan inspiraatioon.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Gliksmanin tutkimus "Surface Laplacian of the Interfacial thermochemical potentsiaalsen: sen rooli kiinteän ja nestemäisen faasin järjestelmän muodostumisessa" on julkaistu Springer Nature Microgravity -yhteislehden marraskuun numerossa.Löydökset voivat johtaa parempaan ymmärrykseen metallivalujen jähmettymisestä, jolloin insinöörit voivat rakentaa pidempään kestäviä moottoreita ja vahvempia lentokoneita sekä edistää lisäaineiden valmistusta.
"Kun ajattelee terästä, alumiinia, kuparia - kaikkia tärkeitä teknisiä materiaaleja, valua, hitsausta ja primaarimetallin tuotantoa - nämä ovat monen miljardin dollarin teollisuudenaloja, joilla on suuri yhteiskunnallinen arvo", Glicksman sanoi."Ymmärrät, että puhumme materiaaleista, ja pienetkin parannukset voivat olla arvokkaita."
Aivan kuten vesi muodostaa kiteitä jäätyessään, jotain samanlaista tapahtuu, kun sulat metalliseokset jähmettyvät muodostaen valukappaleita.Gliksmanin tutkimus osoittaa, että metalliseosten jähmettymisen aikana kiteen ja sulatteen välinen pintajännitys sekä kiteen kaarevuuden muutokset sen kasvaessa aiheuttavat lämpövirtaa myös kiinteillä rajapinnoilla.Tämä perustavanlaatuinen johtopäätös eroaa pohjimmiltaan valuteoriassa yleisesti käytetyistä Stefan-painoista, joissa kasvavan kiteen säteilemä lämpöenergia on suoraan verrannollinen sen kasvunopeuteen.
Gliksman huomasi, että kristalliitin kaarevuus heijastaa sen kemiallista potentiaalia: kupera kaarevuus alentaa hieman sulamispistettä, kun taas kovera kaarevuus nostaa sitä hieman.Tämä tiedetään hyvin termodynamiikassa.Uutta ja jo todistettua on, että tämä kaarevuusgradientti aiheuttaa jähmettymisen aikana lisälämpövuon, jota ei otettu huomioon perinteisessä valuteoriassa.Lisäksi nämä lämpövirrat ovat "deterministisiä" eivätkä satunnaisia, kuten satunnainen melu, jota periaatteessa voidaan hallita onnistuneesti valuprosessin aikana metalliseoksen mikrorakenteen muuttamiseksi ja ominaisuuksien parantamiseksi.
"Kun sinulla on jäädytettyjä monimutkaisia ​​kiteisiä mikrorakenteita, on kaarevuuden aiheuttamaa lämpövirtaa, jota voidaan hallita", Gliksman sanoi."Jos niitä ohjataan kemiallisilla lisäaineilla tai fysikaalisilla vaikutuksilla, kuten paineella tai voimakkailla magneettikentillä, nämä lämpövuot todellisissa metalliseosvaluissa voivat parantaa mikrorakennetta ja viime kädessä hallita valuseoksia, hitsattuja rakenteita ja jopa 3D-tulostettuja materiaaleja."
Tieteellisen arvonsa lisäksi tutkimuksella oli suuri henkilökohtainen merkitys Glixmanille, mikä johtuu suurelta osin edesmenneen kollegan avuliasta tuesta.Yksi tällainen kollega oli Paul Steen, Cornellin yliopiston nestemekaniikan professori, joka kuoli viime vuonna.Muutama vuosi sitten Steen auttoi Glicksmania hänen tutkiessaan materiaaleja mikrogravitaatiossa käyttämällä avaruussukkulan nestemekaniikkaa ja materiaalitutkimusta.Springer Nature omisti Microgravity-lehden marraskuun numeron Steenille ja otti yhteyttä Gliksmaniin kirjoittaakseen tieteellisen artikkelin tutkimuksesta hänen kunniakseen.
”Se sai minut kokoamaan jotain mielenkiintoista, jota Paul arvostaisi erityisesti.Tietenkin monet tämän tutkimusartikkelin lukijat ovat kiinnostuneita myös Paulin panoksesta alueesta, nimittäin rajapinnan termodynamiikasta”, Gliksman sanoi.
Toinen kollega, joka inspiroi Gliksmania kirjoittamaan artikkelin, oli Semyon Koksal, matematiikan professori, Florida Institute of Technologyn osastonjohtaja ja akateemisten asioiden varapuheenjohtaja, joka kuoli maaliskuussa 2020. Gliksman kuvaili häntä ystävälliseksi, älykkääksi ihmiseksi, joka oli ilo. puhua ja huomautti, että hän auttoi häntä soveltamaan matemaattista tietämystään tutkimukseensa.
”Hän ja minä olimme hyviä ystäviä ja hän oli erittäin kiinnostunut työstäni.Semyon auttoi minua, kun muotoilin differentiaaliyhtälöitä selittämään kaarevuuden aiheuttamaa lämpövirtaa", Gliksman sanoi."Käytimme paljon aikaa yhtälöistäni ja niiden muotoilusta, niiden rajoituksista jne. Hän oli ainoa henkilö, jota kuulin, ja hän oli erittäin hyödyllinen matemaattisen teorian muotoilussa ja auttoi minua saamaan sen oikein."
Lisätietoja: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian of the Interfacial thermochemical potencial: its role in formation of solid-liquid mode, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Jos kohtaat kirjoitusvirheen, epätarkkuuden tai haluat lähettää tämän sivun sisällön muokkauspyynnön, käytä tätä lomaketta.Yleisissä kysymyksissä ole hyvä ja käytä yhteydenottolomakettamme.Yleistä palautetta varten käytä alla olevaa julkista kommenttiosiota (suosituksia kiitos).
Palautteesi on meille erittäin tärkeää.Viestien määrän vuoksi emme kuitenkaan voi taata yksittäisiä vastauksia.
Sähköpostiosoitettasi käytetään vain ilmoittamaan vastaanottajille, kuka viestin lähetti.Osoitettasi tai vastaanottajan osoitetta ei käytetä mihinkään muuhun tarkoitukseen.Antamasi tiedot näkyvät sähköpostissasi, eikä Phys.org tallenna niitä missään muodossa.
Saat viikoittaisia ​​ja/tai päivittäisiä päivityksiä postilaatikkoosi.Voit peruuttaa tilauksen milloin tahansa, emmekä koskaan jaa tietojasi kolmansille osapuolille.
Tämä verkkosivusto käyttää evästeitä navigoinnin helpottamiseksi, palveluidemme käytön analysoimiseksi, tietojen keräämiseksi mainosten personoimiseksi ja sisällön tarjoamiseksi kolmansilta osapuolilta.Käyttämällä verkkosivustoamme vahvistat, että olet lukenut ja ymmärtänyt tietosuojakäytäntömme ja käyttöehdot.