A última investigación do profesor emérito do Instituto de Tecnoloxía da Florida Martin Glicksman sobre metais e materiais ten implicacións para a industria da fundición, pero tamén ten unha profunda conexión persoal coa inspiración de dous colegas falecidos.googletag.cmd.push(function() {googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
O estudo de Gliksman "Surface Laplacian of the interfacial thermochemical potential: its role in the formation of the regime of solid and liquid phases" publícase na edición de novembro da revista conxunta Springer Nature Microgravity.Os achados poderían levar a unha mellor comprensión da solidificación das fundicións metálicas, permitindo aos enxeñeiros construír motores máis duradeiros e avións máis fortes e avanzar na fabricación aditiva.
"Cando pensas en aceiro, aluminio, cobre - todos os materiais de enxeñería importantes, fundición, soldadura e produción de metais primarios - son industrias multimillonarias de gran valor social", dixo Glicksman."Comprenderás que estamos a falar de materiais, e incluso pequenas melloras poden ser valiosas".
Do mesmo xeito que a auga forma cristais cando se conxela, ocorre algo semellante cando as aliaxes de metal fundido se solidifican para formar pezas de fundición.A investigación de Gliksman mostra que durante a solidificación das aliaxes metálicas, a tensión superficial entre o cristal e o fundido, así como os cambios na curvatura do cristal a medida que crece, provocan un fluxo de calor mesmo en interfaces fixas.Esta conclusión fundamental é fundamentalmente diferente dos pesos de Stefan que se usan habitualmente na teoría da fundición, nos que a enerxía térmica emitida por un cristal en crecemento é directamente proporcional á súa taxa de crecemento.
Gliksman observou que a curvatura dun cristalito reflicte o seu potencial químico: unha curvatura convexa baixa lixeiramente o punto de fusión, mentres que unha curvatura cóncava o eleva lixeiramente.Isto é ben coñecido en termodinámica.O que é novo e xa comprobado é que este gradiente de curvatura provoca un fluxo de calor adicional durante a solidificación, que non se tiña en conta na teoría tradicional da fundición.Ademais, estes fluxos de calor son "deterministas" e non aleatorios, como o ruído aleatorio, que en principio pode controlarse con éxito durante o proceso de fundición para cambiar a microestrutura da aliaxe e mellorar as propiedades.
"Cando tes microestruturas cristalinas complexas conxeladas, hai un fluxo de calor inducido pola curvatura que se pode controlar", dixo Gliksman."Se están controlados por aditivos químicos ou efectos físicos como presión ou campos magnéticos fortes, estes fluxos de calor nas fundicións de aliaxes reais poden mellorar a microestrutura e, finalmente, controlar as aliaxes de fundición, as estruturas soldadas e mesmo os materiais impresos en 3D".
Ademais do seu valor científico, o estudo foi de gran importancia persoal para Glixman, grazas en gran parte ao apoio útil dun colega falecido.Un destes compañeiros foi Paul Steen, profesor de mecánica de fluídos na Universidade de Cornell, que morreu o ano pasado.Hai uns anos, Steen axudou a Glicksman na súa investigación sobre materiais en microgravedade mediante a investigación de materiais e mecánica de fluídos do transbordador espacial.Springer Nature dedicou o número de novembro de Microgravity a Steen e púxose en contacto con Gliksman para escribir un artigo científico sobre o estudo na súa honra.
"Isto levoume a armar algo interesante que Paul apreciaría especialmente.Por suposto, moitos lectores deste artigo de investigación tamén están interesados ​​na área á que contribuíu Paul, é dicir, a termodinámica da interface", dixo Gliksman.
Outro colega que inspirou a Gliksman para escribir o artigo foi Semyon Koksal, profesor de matemáticas, xefe de departamento e vicepresidente de asuntos académicos do Instituto Tecnolóxico de Florida, que morreu en marzo de 2020. Gliksman describiuna como unha persoa amable e intelixente que era un pracer. para falar, sinalando que ela o axudou a aplicar os seus coñecementos matemáticos ás súas investigacións.
“Ela e eu eramos boas amigas e estaba moi interesada no meu traballo.Semyon axudoume cando formulei ecuacións diferenciais para explicar o fluxo de calor causado pola curvatura ", dixo Gliksman."Pasamos moito tempo discutindo as miñas ecuacións e como formulalas, as súas limitacións, etc. Ela foi a única persoa á que consultei e foi moi útil na formulación da teoría matemática e axudoume a acertar".
Máis información: Martin E. Gliksman et al., Laplaciano de superficie do potencial termoquímico interfacial: o seu papel na formación do modo sólido-líquido, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Se atopas erros tipográficos, inexactitudes ou desexas enviar unha solicitude para editar o contido desta páxina, utiliza este formulario.Para preguntas xerais, use o noso formulario de contacto.Para obter comentarios xerais, use a sección de comentarios públicos a continuación (recomendacións por favor).
Os teus comentarios son moi importantes para nós.Non obstante, debido ao volume de mensaxes, non podemos garantir respostas individuais.
O teu enderezo de correo electrónico só se utiliza para informar aos destinatarios de quen enviou o correo electrónico.Nin o seu enderezo nin o enderezo do destinatario serán utilizados para ningún outro propósito.A información que introduciu aparecerá no seu correo electrónico e Phys.org non o almacenará de ningún xeito.
Recibe actualizacións semanais e/ou diarias na túa caixa de entrada.Podes cancelar a subscrición en calquera momento e nunca compartiremos os teus datos con terceiros.
Este sitio web utiliza cookies para facilitar a navegación, analizar o seu uso dos nosos servizos, recoller datos para personalizar anuncios e proporcionar contido de terceiros.Ao usar o noso sitio web, recoñeces que liches e entendes a nosa Política de privacidade e as Condicións de uso.