การวิจัยล่าสุดของ Martin Glicksman ศาสตราจารย์กิตติคุณสถาบันเทคโนโลยีแห่งฟลอริดาเกี่ยวกับโลหะและวัสดุมีผลกระทบต่ออุตสาหกรรมโรงหล่อ แต่ก็ยังมีความเชื่อมโยงส่วนตัวอย่างลึกซึ้งกับแรงบันดาลใจของเพื่อนร่วมงานที่เสียชีวิตสองคนgoogletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
การศึกษาของ Gliksman เรื่อง "Surface Laplacian of the interfacial thermochemicalศักย์: บทบาทในการก่อตัวของระบอบการปกครองของเฟสของแข็งและของเหลว" ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารร่วม Springer Nature Microgravity ฉบับเดือนพฤศจิกายนการค้นพบนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการแข็งตัวของการหล่อโลหะ ช่วยให้วิศวกรสามารถสร้างเครื่องยนต์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและเครื่องบินที่แข็งแกร่งขึ้น และเพื่อพัฒนาการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุขั้นสูง
“เมื่อคุณคิดถึงเหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง วัสดุทางวิศวกรรมที่สำคัญทั้งหมด การหล่อ การเชื่อม และการผลิตโลหะขั้นปฐมภูมิ สิ่งเหล่านี้เป็นอุตสาหกรรมมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ที่มีคุณค่าทางสังคมอย่างมาก” Glicksman กล่าว“คุณจะเข้าใจว่าเรากำลังพูดถึงวัสดุ และการปรับปรุงเล็กๆ น้อยๆ ก็มีคุณค่า”
เช่นเดียวกับที่น้ำก่อตัวเป็นผลึกเมื่อแข็งตัว สิ่งที่คล้ายกันก็เกิดขึ้นเมื่อโลหะผสมที่หลอมละลายแข็งตัวจนกลายเป็นการหล่อการวิจัยของ Gliksman แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการแข็งตัวของโลหะผสม แรงตึงผิวระหว่างคริสตัลกับการหลอมละลาย รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความโค้งของคริสตัลในขณะที่มันโตขึ้น ทำให้เกิดฟลักซ์ความร้อนแม้ในส่วนต่อประสานที่ตายตัวข้อสรุปพื้นฐานนี้แตกต่างโดยพื้นฐานจากตุ้มน้ำหนักสเตฟานที่ใช้กันทั่วไปในทฤษฎีการหล่อ ซึ่งพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาจากผลึกที่กำลังเติบโตจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเติบโตของมัน
Gliksman สังเกตว่าความโค้งของผลึกสะท้อนถึงศักยภาพทางเคมีของมัน ความโค้งนูนจะทำให้จุดหลอมเหลวลดลงเล็กน้อย ในขณะที่ความโค้งเว้าจะทำให้จุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นเล็กน้อยสิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันดีในอุณหพลศาสตร์สิ่งใหม่ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วก็คือการไล่ระดับความโค้งนี้ทำให้เกิดฟลักซ์ความร้อนเพิ่มเติมในระหว่างการแข็งตัว ซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณาในทฤษฎีการหล่อแบบดั้งเดิมนอกจากนี้ การไหลของความร้อนเหล่านี้ "กำหนดได้" และไม่ใช่แบบสุ่ม เช่นเดียวกับสัญญาณรบกวนแบบสุ่ม ซึ่งโดยหลักการแล้วสามารถควบคุมได้สำเร็จในระหว่างกระบวนการหล่อ เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมและปรับปรุงคุณสมบัติ
“เมื่อคุณมีโครงสร้างจุลภาคที่เป็นผลึกที่ซับซ้อนแช่แข็ง จะมีฟลักซ์ความร้อนที่เกิดจากความโค้งที่สามารถควบคุมได้” Gliksman กล่าว“หากควบคุมโดยสารเคมีหรือผลกระทบทางกายภาพ เช่น ความดันหรือสนามแม่เหล็กแรง ฟลักซ์ความร้อนเหล่านี้ในการหล่อโลหะผสมจริงสามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคและควบคุมโลหะผสมหล่อ โครงสร้างรอยเชื่อม และแม้แต่วัสดุที่พิมพ์ 3D ได้ในท้ายที่สุด”
นอกเหนือจากคุณค่าทางวิทยาศาสตร์แล้ว การศึกษานี้ยังมีความสำคัญเป็นการส่วนตัวอย่างยิ่งต่อ Glixman โดยส่วนใหญ่ต้องขอบคุณการสนับสนุนที่เป็นประโยชน์ของเพื่อนร่วมงานที่ล่วงลับไปแล้วเพื่อนร่วมงานคนหนึ่งคือ Paul Steen ศาสตราจารย์ด้านกลศาสตร์ของไหลที่ Cornell University ซึ่งเสียชีวิตเมื่อปีที่แล้วเมื่อไม่กี่ปีก่อน Steen ช่วย Glicksman ในการทำวิจัยเกี่ยวกับวัสดุในสภาวะไร้น้ำหนักโดยใช้กลศาสตร์ของไหลของกระสวยอวกาศและการวิจัยวัสดุSpringer Nature ได้อุทิศ Microgravity ฉบับเดือนพฤศจิกายนให้กับ Steen และติดต่อ Gliksman เพื่อเขียนบทความทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการศึกษาวิจัยนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา
“นั่นทำให้ฉันต้องรวบรวมสิ่งที่น่าสนใจซึ่งพอลจะซาบซึ้งเป็นพิเศษแน่นอนว่า ผู้อ่านบทความวิจัยนี้จำนวนมากก็สนใจในพื้นที่ที่ Paul มีส่วนร่วม เช่น เทอร์โมไดนามิกส์ส่วนต่อประสาน” Gliksman กล่าว
เพื่อนร่วมงานอีกคนหนึ่งที่เป็นแรงบันดาลใจให้ Gliksman เขียนบทความนี้คือ Semyon Koksal ศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์ หัวหน้าภาควิชา และรองประธานฝ่ายวิชาการที่ Florida Institute of Technology ซึ่งเสียชีวิตในเดือนมีนาคม 2020 Gliksman เล่าว่าเธอเป็นคนใจดีและฉลาดและมีความสุขมาก เพื่อพูดคุยโดยสังเกตว่าเธอช่วยให้เขานำความรู้ทางคณิตศาสตร์ไปประยุกต์ใช้กับงานวิจัยของเขา
“เธอกับฉันเป็นเพื่อนที่ดีและเธอก็สนใจงานของฉันมากเซมยอนช่วยฉันเมื่อฉันสร้างสมการเชิงอนุพันธ์เพื่ออธิบายการไหลของความร้อนที่เกิดจากความโค้ง” Gliksman กล่าว“เราใช้เวลามากมายเพื่อหารือเกี่ยวกับสมการของฉัน วิธีกำหนดสมการ ข้อจำกัดของสมการ ฯลฯ เธอเป็นคนเดียวที่ฉันปรึกษา และเธอมีประโยชน์มากในการกำหนดทฤษฎีทางคณิตศาสตร์และช่วยให้ฉันทำถูกต้อง”
ข้อมูลเพิ่มเติม: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian ของศักยภาพทางความร้อนเคมีระหว่างผิวหน้า: บทบาทในการก่อตัวของโหมดของแข็ง-ของเหลว, npj Microgravity (2021)ดอย: 10.1038/s41526-021-00168-2
หากคุณพบการพิมพ์ผิด ความไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอเพื่อแก้ไขเนื้อหาของหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มการติดต่อของเราสำหรับคำติชมทั่วไป โปรดใช้ส่วนความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (โปรดแนะนำ)
ความคิดเห็นของคุณเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเราอย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันการตอบกลับเป็นรายบุคคลได้
ที่อยู่อีเมลของคุณใช้เพื่อแจ้งให้ผู้รับทราบว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้นที่อยู่ของคุณหรือที่อยู่ของผู้รับจะไม่ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นใดข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและจะไม่ถูกจัดเก็บโดย Phys.org ในรูปแบบใดๆ
รับการอัปเดตรายสัปดาห์และ/หรือรายวันในกล่องจดหมายของคุณคุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลาและเราจะไม่เปิดเผยข้อมูลของคุณกับบุคคลที่สาม
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา รวบรวมข้อมูลเพื่อปรับแต่งโฆษณา และจัดเตรียมเนื้อหาจากบุคคลที่สามโดยการใช้เว็บไซต์ของเรา คุณรับทราบว่าคุณได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว