Najnovije istraživanje emeritusa profesora Tehnološkog instituta Florida o metalima i materijalima Martina Gliksmana ima implikacije na livnu industriju, ali ima i duboku ličnu vezu sa inspiracijom dvojice preminulih kolega.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Gliksmanova studija “Površinski Laplasian interfacijalnog termohemijskog potencijala: njegova uloga u formiranju režima čvrstih i tečnih faza” objavljena je u novembarskom broju zajedničkog časopisa Springer Nature Microgravity.Nalazi bi mogli dovesti do boljeg razumijevanja očvršćavanja metalnih odljevaka, omogućavajući inženjerima da grade dugotrajnije motore i jače letjelice, te da unaprijede aditivnu proizvodnju.
"Kada razmišljate o čeliku, aluminijumu, bakru - svim važnim inženjerskim materijalima, livenju, zavarivanju i proizvodnji primarnih metala - to su industrije vredne više milijardi dolara od velike društvene vrednosti", rekao je Gliksman.“Shvatit ćete da govorimo o materijalima, a čak i mala poboljšanja mogu biti vrijedna.”
Baš kao što voda formira kristale kada se smrzava, nešto slično se dešava kada se rastopljene metalne legure učvršćuju i formiraju odljevke.Gliksmanovo istraživanje pokazuje da tokom skrućivanja metalnih legura, površinski napon između kristala i taline, kao i promjene u zakrivljenosti kristala kako raste, uzrokuju fluks topline čak i na fiksnim sučeljima.Ovaj fundamentalni zaključak se suštinski razlikuje od Stefanovih utega koji se obično koriste u teoriji livenja, u kojoj je toplotna energija koju emituje rastući kristal direktno proporcionalna njegovoj stopi rasta.
Gliksman je primijetio da zakrivljenost kristalita odražava njegov hemijski potencijal: konveksna zakrivljenost malo snižava tačku topljenja, dok je konkavna zakrivljenost blago podiže.Ovo je dobro poznato u termodinamici.Ono što je novo i već dokazano je da ovaj gradijent zakrivljenosti izaziva dodatni toplotni tok tokom skrućivanja, što nije uzeto u obzir u tradicionalnoj teoriji livenja.Osim toga, ovi toplotni tokovi su „deterministički“ a ne slučajni, poput nasumične buke, koja se u principu može uspješno kontrolisati tokom procesa livenja kako bi se promijenila mikrostruktura legure i poboljšala svojstva.
"Kada imate zamrznute složene kristalne mikrostrukture, postoji toplotni tok izazvan zakrivljenošću koji se može kontrolisati", rekao je Gliksman.“Ako se kontroliraju kemijskim aditivima ili fizičkim efektima kao što su pritisak ili jaka magnetna polja, ovi toplotni tokovi u odljevcima od stvarnih legura mogu poboljšati mikrostrukturu i na kraju kontrolirati livene legure, zavarene strukture, pa čak i 3D štampane materijale.”
Pored svoje naučne vrijednosti, studija je bila od velike lične važnosti za Glixmana, velikim dijelom zahvaljujući korisnoj podršci pokojnog kolege.Jedan takav kolega bio je Paul Steen, profesor mehanike fluida na Univerzitetu Cornell, koji je umro prošle godine.Prije nekoliko godina, Steen je pomogao Glicksmanu u njegovom istraživanju materijala u mikrogravitaciji koristeći mehaniku fluida svemirskih šatlova i istraživanje materijala.Springer Nature posvetio je novembarsko izdanje Microgravity Steenu i kontaktirao Gliksmana da napiše naučni članak o studiji u njegovu čast.
„To me je navelo da sastavim nešto zanimljivo što bi Paul posebno cijenio.Naravno, mnogi čitaoci ovog istraživačkog članka su takođe zainteresovani za oblast kojoj je Paul doprineo, odnosno termodinamiku interfejsa“, rekao je Gliksman.
Još jedan kolega koji je inspirisao Gliksmana da napiše članak bio je Semyon Koksal, profesor matematike, šef odsjeka i potpredsjednik akademskih poslova na Tehnološkom institutu Floride, koji je preminuo u martu 2020. Gliksman ju je opisao kao ljubaznu, inteligentnu osobu kojoj je bilo zadovoljstvo da razgovara sa njim, napominjući da mu je pomogla da primeni svoje matematičko znanje u svom istraživanju.
“Ona i ja smo bili dobri prijatelji i bila je veoma zainteresovana za moj rad.Semjon mi je pomogao kada sam formulisao diferencijalne jednadžbe da objasnim toplotni tok uzrokovan zakrivljenošću”, rekao je Gliksman.“Proveli smo puno vremena raspravljajući o mojim jednadžbama i kako ih formulirati, njihovim ograničenjima, itd. Ona je bila jedina osoba koju sam konsultovao i bila je od velike pomoći u formulisanju matematičke teorije i pomogla mi da je ispravim.”
Dodatne informacije: Martin E. Gliksman et al., Površinski Laplasian interfacijalnog termohemijskog potencijala: njegova uloga u formiranju čvrstog i tekućeg načina, npj Microgravity (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Ako naiđete na tipografsku grešku, nepreciznost ili želite da podnesete zahtjev za uređivanje sadržaja ove stranice, koristite ovaj obrazac.Za opća pitanja, koristite našu kontakt formu.Za općenite povratne informacije koristite odjeljak za javne komentare ispod (molim preporuke).
Vaše povratne informacije su nam veoma važne.Međutim, zbog obima poruka, ne možemo garantirati pojedinačne odgovore.
Vaša e-mail adresa se koristi samo da bi primaoci znali ko je poslao e-poštu.Ni vaša adresa ni adresa primaoca neće se koristiti u druge svrhe.Informacije koje ste unijeli pojavit će se u vašoj e-pošti i Phys.org ih neće pohraniti u bilo kojem obliku.
Primajte sedmične i/ili dnevne novosti u inbox.Možete se odjaviti u bilo kojem trenutku i nikada nećemo dijeliti vaše podatke s trećim stranama.
Ova web stranica koristi kolačiće za olakšavanje navigacije, analizu vašeg korištenja naših usluga, prikupljanje podataka za personalizaciju oglasa i pružanje sadržaja trećih strana.Korištenjem naše web stranice potvrđujete da ste pročitali i razumjeli našu Politiku privatnosti i Uslove korištenja.