أحدث الأبحاث التي أجراها الأستاذ الفخري بمعهد فلوريدا للتكنولوجيا مارتن جليكسمان حول المعادن والمواد لها آثار على صناعة المسابك، ولكن لها أيضًا علاقة شخصية عميقة بإلهام اثنين من زملائه المتوفين.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2′); });
نُشرت دراسة جليكسمان بعنوان "سطح لابلاس للإمكانات الكيميائية الحرارية البينية: دورها في تكوين نظام المراحل الصلبة والسائلة" في عدد نوفمبر من المجلة المشتركة Springer Nature Microgravity.يمكن أن تؤدي النتائج إلى فهم أفضل لتصلب المسبوكات المعدنية، مما يسمح للمهندسين ببناء محركات أطول عمرًا وطائرات أقوى، وتعزيز التصنيع الإضافي.
وقال جليكسمان: "عندما تفكر في الصلب والألومنيوم والنحاس - جميع المواد الهندسية المهمة والصب واللحام وإنتاج المعادن الأولية - فهذه صناعات تبلغ قيمتها مليارات الدولارات وذات قيمة مجتمعية كبيرة"."سوف تفهم أننا نتحدث عن المواد، وحتى التحسينات الصغيرة يمكن أن تكون ذات قيمة."
مثلما يشكل الماء بلورات عندما يتجمد، يحدث شيء مماثل عندما تتصلب السبائك المعدنية المنصهرة لتشكل المسبوكات.يُظهر بحث جليكسمان أنه أثناء تصلب السبائك المعدنية، يؤدي التوتر السطحي بين البلورة والذوبان، بالإضافة إلى التغيرات في انحناء البلورة أثناء نموها، إلى تدفق الحرارة حتى في السطوح البينية الثابتة.يختلف هذا الاستنتاج الأساسي اختلافًا جوهريًا عن أوزان ستيفان المستخدمة بشكل شائع في نظرية الصب، حيث تتناسب الطاقة الحرارية المنبعثة من البلورة المتنامية بشكل مباشر مع معدل نموها.
لاحظ جليكسمان أن انحناء البلورة يعكس إمكاناتها الكيميائية: فالانحناء المحدب يخفض نقطة الانصهار قليلاً، في حين أن الانحناء المقعر يرفعها قليلاً.وهذا معروف في الديناميكا الحرارية.الجديد والمثبت بالفعل هو أن تدرج الانحناء هذا يسبب تدفقًا إضافيًا للحرارة أثناء التصلب، وهو ما لم يؤخذ في الاعتبار في نظرية الصب التقليدية.بالإضافة إلى ذلك، فإن تدفقات الحرارة هذه "حتمية" وليست عشوائية، مثل الضوضاء العشوائية، والتي من حيث المبدأ يمكن التحكم فيها بنجاح أثناء عملية الصب لتغيير البنية الدقيقة للسبيكة وتحسين الخصائص.
وقال جليكسمان: "عندما تقوم بتجميد الهياكل البلورية الدقيقة المعقدة، يكون هناك تدفق حراري ناتج عن الانحناء يمكن التحكم فيه"."إذا تم التحكم في التدفقات الحرارية في مصبوبات السبائك الحقيقية بواسطة إضافات كيميائية أو تأثيرات فيزيائية مثل الضغط أو المجالات المغناطيسية القوية، فيمكنها تحسين البنية المجهرية والتحكم في نهاية المطاف في السبائك المصبوبة والهياكل الملحومة وحتى المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد."
بالإضافة إلى قيمتها العلمية، كانت الدراسة ذات أهمية شخصية كبيرة لجليكسمان، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى الدعم المفيد الذي قدمه زميل الراحل.أحد هؤلاء الزملاء كان بول ستين، أستاذ ميكانيكا الموائع في جامعة كورنيل، والذي توفي العام الماضي.قبل بضع سنوات، ساعد ستين جليكسمان في بحثه حول المواد الموجودة في الجاذبية الصغرى باستخدام ميكانيكا موائع مكوك الفضاء وأبحاث المواد.خصصت سبرينجر نيتشر عدد نوفمبر من مجلة الجاذبية الصغرى لستين واتصلت بجليكسمان لكتابة مقال علمي عن الدراسة تكريما له.
"لقد دفعني ذلك إلى تجميع شيء مثير للاهتمام سيقدره بول بشكل خاص.بالطبع، العديد من قراء هذا المقال البحثي مهتمون أيضًا بالمجال الذي ساهم فيه بول، وهو الديناميكا الحرارية البينية.
زميل آخر ألهم جليكسمان لكتابة المقال هو سيميون كوكسال، أستاذ الرياضيات ورئيس القسم ونائب رئيس الشؤون الأكاديمية في معهد فلوريدا للتكنولوجيا، والذي توفي في مارس 2020. ووصفها جليكسمان بأنها شخص لطيف وذكي وكان ممتعًا. للتحدث معه، مشيرة إلى أنها ساعدته في تطبيق معرفته الرياضية في بحثه.
"لقد كنا أنا وهي صديقين حميمين وكانت مهتمة جدًا بعملي.قال جليكسمان: "لقد ساعدني سيميون عندما قمت بصياغة معادلات تفاضلية لشرح تدفق الحرارة الناتج عن الانحناء"."لقد أمضينا الكثير من الوقت في مناقشة معادلاتي وكيفية صياغتها وحدودها وما إلى ذلك. وكانت هي الشخص الوحيد الذي استشرته وكانت مفيدة جدًا في صياغة النظرية الرياضية ومساعدتي في الحصول عليها بشكل صحيح."
مزيد من المعلومات: Martin E. Gliksman et al., Surface Laplacian للإمكانات الكيميائية الحرارية البينية: دورها في تكوين الوضع الصلب والسائل، npj Microgravity (2021).دوى: 10.1038/s41526-021-00168-2
إذا واجهت خطأً مطبعيًا أو عدم دقة أو كنت ترغب في تقديم طلب لتعديل محتوى هذه الصفحة، فيرجى استخدام هذا النموذج.للأسئلة العامة، يرجى استخدام نموذج الاتصال لدينا.للحصول على تعليقات عامة، يرجى استخدام قسم التعليقات العامة أدناه (يرجى تقديم التوصيات).
ملاحظاتك مهمة جدا بالنسبة لنا.ومع ذلك، نظرًا لحجم الرسائل، لا يمكننا ضمان الردود الفردية.
يتم استخدام عنوان بريدك الإلكتروني فقط للسماح للمستلمين بمعرفة من أرسل البريد الإلكتروني.لن يتم استخدام عنوانك أو عنوان المستلم لأي غرض آخر.ستظهر المعلومات التي أدخلتها في بريدك الإلكتروني ولن يتم تخزينها بواسطة Phys.org بأي شكل من الأشكال.
احصل على تحديثات أسبوعية و/أو يومية في بريدك الوارد.يمكنك إلغاء الاشتراك في أي وقت ولن نشارك بياناتك مع أطراف ثالثة أبدًا.
يستخدم موقع الويب هذا ملفات تعريف الارتباط لتسهيل التنقل وتحليل استخدامك لخدماتنا وجمع البيانات لتخصيص الإعلانات وتوفير المحتوى من أطراف ثالثة.باستخدام موقعنا، فإنك تقر بأنك قد قرأت وفهمت سياسة الخصوصية وشروط الاستخدام الخاصة بنا.