Nghiên cứu mới nhất của giáo sư danh dự Martin Glicksman của Viện Công nghệ Florida về kim loại và vật liệu có ý nghĩa đối với ngành công nghiệp đúc, nhưng nó cũng có mối liên hệ cá nhân sâu sắc với nguồn cảm hứng của hai đồng nghiệp đã qua đời.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
Nghiên cứu của Gliksman “Surface Laplacian của tiềm năng nhiệt hóa bề mặt: vai trò của nó trong việc hình thành chế độ pha rắn và lỏng” được công bố trên tạp chí chung Springer Nature MicroGravity số tháng 11.Những phát hiện này có thể giúp hiểu rõ hơn về quá trình hóa rắn của vật đúc kim loại, cho phép các kỹ sư chế tạo động cơ bền hơn và máy bay mạnh hơn cũng như thúc đẩy sản xuất bồi đắp.
Glicksman nói: “Khi bạn nghĩ về thép, nhôm, đồng - tất cả các vật liệu kỹ thuật quan trọng, đúc, hàn và sản xuất kim loại sơ cấp - đây là những ngành công nghiệp trị giá hàng tỷ đô la có giá trị xã hội to lớn”.“Bạn sẽ hiểu rằng chúng ta đang nói về vật liệu và ngay cả những cải tiến nhỏ cũng có thể có giá trị.”
Giống như nước tạo thành tinh thể khi nó đóng băng, điều tương tự cũng xảy ra khi hợp kim kim loại nóng chảy đông đặc lại để tạo thành vật đúc.Nghiên cứu của Gliksman cho thấy rằng trong quá trình hóa rắn các hợp kim kim loại, sức căng bề mặt giữa tinh thể và chất nóng chảy, cũng như sự thay đổi độ cong của tinh thể khi nó phát triển, gây ra dòng nhiệt ngay cả ở các bề mặt cố định.Kết luận cơ bản này về cơ bản khác với trọng lượng Stefan thường được sử dụng trong lý thuyết đúc, trong đó năng lượng nhiệt phát ra từ một tinh thể đang phát triển tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của nó.
Gliksman nhận thấy rằng độ cong của tinh thể phản ánh tiềm năng hóa học của nó: độ cong lồi làm giảm điểm nóng chảy một chút, trong khi độ cong lõm làm tăng điểm nóng chảy lên một chút.Điều này được biết rõ trong nhiệt động lực học.Điều mới và đã được chứng minh là độ dốc cong này gây ra dòng nhiệt bổ sung trong quá trình hóa rắn, điều này chưa được tính đến trong lý thuyết đúc truyền thống.Ngoài ra, những dòng nhiệt này mang tính chất “xác định” chứ không phải ngẫu nhiên, giống như tiếng ồn ngẫu nhiên, về nguyên tắc có thể được kiểm soát thành công trong quá trình đúc để thay đổi cấu trúc vi mô của hợp kim và cải thiện các đặc tính.
Gliksman cho biết: “Khi bạn đông lạnh các vi cấu trúc tinh thể phức tạp, dòng nhiệt do độ cong gây ra có thể được kiểm soát.“Nếu được kiểm soát bởi các chất phụ gia hóa học hoặc các tác động vật lý như áp suất hoặc từ trường mạnh, những dòng nhiệt này trong vật đúc hợp kim thực có thể cải thiện cấu trúc vi mô và cuối cùng là kiểm soát hợp kim đúc, cấu trúc hàn và thậm chí cả vật liệu in 3D.”
Ngoài giá trị khoa học, nghiên cứu này còn có tầm quan trọng cá nhân to lớn đối với Glixman, phần lớn nhờ vào sự hỗ trợ hữu ích của một đồng nghiệp quá cố.Một đồng nghiệp như vậy là Paul Steen, giáo sư cơ học chất lỏng tại Đại học Cornell, người đã qua đời năm ngoái.Vài năm trước, Steen đã giúp Glicksman nghiên cứu vật liệu trong môi trường vi trọng lực bằng cách sử dụng cơ học chất lỏng tàu con thoi và nghiên cứu vật liệu.Springer Nature dành tặng số tháng 11 của tạp chí Vi trọng lực cho Steen và liên hệ với Gliksman để viết một bài báo khoa học về nghiên cứu này để vinh danh ông.
“Điều đó thôi thúc tôi nghĩ ra một điều thú vị mà Paul sẽ đặc biệt đánh giá cao.Tất nhiên, nhiều độc giả của bài báo nghiên cứu này cũng quan tâm đến lĩnh vực mà Paul đã đóng góp, cụ thể là nhiệt động lực học bề mặt,” Gliksman nói.
Một đồng nghiệp khác đã truyền cảm hứng cho Gliksman viết bài báo là Semyon Koksal, giáo sư toán học, trưởng khoa và phó chủ tịch phụ trách các vấn đề học thuật tại Viện Công nghệ Florida, người đã qua đời vào tháng 3 năm 2020. Gliksman mô tả cô ấy là một người tốt bụng, thông minh và rất vui tính. để nói chuyện, lưu ý rằng cô ấy đã giúp anh ấy áp dụng kiến ​​thức toán học vào nghiên cứu của mình.
“Tôi và cô ấy là bạn tốt và cô ấy rất quan tâm đến công việc của tôi.Semyon đã giúp tôi khi tôi xây dựng các phương trình vi phân để giải thích dòng nhiệt do độ cong gây ra,” Gliksman nói.“Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để thảo luận về các phương trình của tôi và cách xây dựng chúng, những hạn chế của chúng, v.v. Cô ấy là người duy nhất tôi tư vấn và cô ấy rất hữu ích trong việc xây dựng lý thuyết toán học và giúp tôi làm đúng.”
Thông tin thêm: Martin E. Gliksman và cộng sự, Laplacian bề mặt của thế năng nhiệt hóa bề mặt: vai trò của nó trong việc hình thành chế độ rắn-lỏng, npj Vi trọng lực (2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
Nếu bạn gặp lỗi đánh máy, thiếu chính xác hoặc muốn gửi yêu cầu chỉnh sửa nội dung của trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này.Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng mẫu liên hệ của chúng tôi.Đối với phản hồi chung, vui lòng sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (vui lòng đưa ra khuyến nghị).
Phản hồi của bạn rất quan trọng với chúng tôi.Tuy nhiên, do số lượng tin nhắn lớn nên chúng tôi không thể đảm bảo sẽ phản hồi cho từng cá nhân.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để cho người nhận biết ai đã gửi email.Địa chỉ của bạn cũng như địa chỉ của người nhận sẽ không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác.Thông tin bạn đã nhập sẽ xuất hiện trong email của bạn và sẽ không được Phys.org lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Nhận thông tin cập nhật hàng tuần và/hoặc hàng ngày trong hộp thư đến của bạn.Bạn có thể hủy đăng ký bất cứ lúc nào và chúng tôi sẽ không bao giờ chia sẻ dữ liệu của bạn với bên thứ ba.
Trang web này sử dụng cookie để hỗ trợ điều hướng, phân tích việc bạn sử dụng dịch vụ của chúng tôi, thu thập dữ liệu để cá nhân hóa quảng cáo và cung cấp nội dung từ bên thứ ba.Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn thừa nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách quyền riêng tư và Điều khoản sử dụng của chúng tôi.