Najnovší výskum kovov a materiálov emeritného profesora Floridského technologického inštitútu Martina Glicksmana má dôsledky pre zlievarenský priemysel, ale má tiež hlboké osobné spojenie s inšpiráciou dvoch zosnulých kolegov.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Gliksmanova štúdia „Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in the form of the mode of solid and liquid phase“ je publikovaná v novembrovom čísle spoločného časopisu Springer Nature Microgravity.Zistenia by mohli viesť k lepšiemu pochopeniu tuhnutia kovových odliatkov, čo by inžinierom umožnilo postaviť motory s dlhšou životnosťou a silnejšie lietadlá a pokročiť vo výrobe aditív.
„Keď sa zamyslíte nad oceľou, hliníkom, meďou – všetkými dôležitými strojárskymi materiálmi, odlievaním, zváraním a výrobou primárnych kovov – ide o mnohomiliardové odvetvia s veľkou spoločenskou hodnotou,“ povedal Glicksman."Pochopíte, že hovoríme o materiáloch a aj malé vylepšenia môžu byť cenné."
Rovnako ako voda vytvára kryštály, keď mrzne, niečo podobné sa deje, keď roztavené kovové zliatiny tuhnú a vytvárajú odliatky.Gliksmanov výskum ukazuje, že pri tuhnutí kovových zliatin spôsobuje povrchové napätie medzi kryštálom a taveninou, ako aj zmeny zakrivenia kryštálu pri jeho raste tepelný tok aj na pevných rozhraniach.Tento základný záver sa zásadne líši od Stefanových závaží bežne používaných v teórii odlievania, v ktorých je tepelná energia emitovaná rastúcim kryštálom priamo úmerná rýchlosti jeho rastu.
Gliksman si všimol, že zakrivenie kryštalitu odráža jeho chemický potenciál: konvexné zakrivenie mierne znižuje bod topenia, zatiaľ čo konkávne zakrivenie ho mierne zvyšuje.To je dobre známe v termodynamike.Nové a už overené je, že tento gradient zakrivenia spôsobuje dodatočný tepelný tok počas tuhnutia, s ktorým sa v tradičnej teórii odlievania nepočítalo.Okrem toho sú tieto tepelné toky „deterministické“ a nie náhodné, ako náhodný hluk, ktorý možno v zásade úspešne kontrolovať počas procesu odlievania, aby sa zmenila mikroštruktúra zliatiny a zlepšili sa vlastnosti.
"Keď máte zmrazené komplexné kryštalické mikroštruktúry, existuje tepelný tok vyvolaný zakrivením, ktorý možno ovládať, " povedal Gliksman."Ak sú kontrolované chemickými prísadami alebo fyzikálnymi účinkami, ako je tlak alebo silné magnetické polia, tieto tepelné toky v skutočných zliatinových odliatkoch môžu zlepšiť mikroštruktúru a v konečnom dôsledku kontrolovať odlievané zliatiny, zvárané štruktúry a dokonca aj 3D tlačené materiály."
Okrem vedeckej hodnoty mala štúdia pre Glixmana veľký osobný význam, a to najmä vďaka užitočnej podpore zosnulého kolegu.Jedným z takýchto kolegov bol Paul Steen, profesor mechaniky tekutín na Cornell University, ktorý zomrel minulý rok.Pred niekoľkými rokmi Steen pomohol Glicksmanovi pri výskume materiálov v mikrogravitácii pomocou mechaniky tekutín raketoplánu a výskumu materiálov.Springer Nature venoval novembrové číslo Microgravity Steenovi a kontaktoval Gliksmana, aby na jeho počesť napísal o štúdii vedecký článok.
„To ma podnietilo dať dokopy niečo zaujímavé, čo by Paul obzvlášť ocenil.Samozrejme, mnohí čitatelia tohto výskumného článku sa zaujímajú aj o oblasť, ku ktorej Paul prispel, konkrétne o termodynamiku rozhrania, “povedal Gliksman.
Ďalším kolegom, ktorý inšpiroval Gliksmana k napísaniu článku, bol Semyon Koksal, profesor matematiky, vedúci oddelenia a viceprezident pre akademické záležitosti na Floridskom technologickom inštitúte, ktorý zomrel v marci 2020. Gliksman ju opísal ako milú, inteligentnú osobu, ktorá bola potešením porozprávať, pričom poznamenala, že mu pomohla aplikovať jeho matematické znalosti na výskum.
„Boli sme dobrými priateľmi a veľmi sa zaujímala o moju prácu.Semyon mi pomohol, keď som formuloval diferenciálne rovnice na vysvetlenie tepelného toku spôsobeného zakrivením,“ povedal Gliksman."Strávili sme veľa času diskutovaním o mojich rovniciach a o tom, ako ich formulovať, ich obmedzeniach atď. Bola jedinou osobou, s ktorou som konzultoval, a bola veľmi nápomocná pri formulovaní matematickej teórie a pomohla mi ju správne naladiť."
Ďalšie informácie: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in the creation of the solid-liquid mode, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Ak narazíte na preklep, nepresnosť alebo by ste chceli odoslať žiadosť o úpravu obsahu tejto stránky, použite tento formulár.V prípade všeobecných otázok použite náš kontaktný formulár.Pre všeobecnú spätnú väzbu použite sekciu verejných komentárov nižšie (odporúčania).
Vaša spätná väzba je pre nás veľmi dôležitá.Vzhľadom na množstvo správ však nemôžeme garantovať jednotlivé odpovede.
Vaša e-mailová adresa sa používa iba na to, aby príjemcovia vedeli, kto poslal e-mail.Vaša adresa ani adresa príjemcu nebudú použité na žiadny iný účel.Informácie, ktoré ste zadali, sa objavia vo vašom e-maile a Phys.org ich neuloží v žiadnej forme.
Získajte týždenné a/alebo denné aktualizácie do svojej doručenej pošty.Z odberu sa môžete kedykoľvek odhlásiť a vaše údaje nikdy nezdieľame s tretími stranami.
Táto webová stránka používa súbory cookie na uľahčenie navigácie, analýzu vášho používania našich služieb, zhromažďovanie údajov na prispôsobenie reklám a poskytovanie obsahu od tretích strán.Používaním našej webovej stránky potvrdzujete, že ste si prečítali a pochopili naše Zásady ochrany osobných údajov a Podmienky používania.