플로리다 공과대학(Florida Institute of Technology) 명예 교수인 마틴 글릭스만(Martin Glicksman)의 금속 및 재료에 대한 최근 연구는 주조 산업에 영향을 미칠 뿐만 아니라 사망한 두 동료의 영감과 개인적으로도 깊은 연관성을 갖고 있습니다.googletag.cmd.push(function() { googletag.display('div-gpt-ad-1449240174198-2'); });
Gliksman의 연구 "계면 열화학적 잠재력의 표면 라플라시안: 고체 및 액체상 체계 형성에서의 역할"은 공동 저널인 Springer Nature Microgravity의 11월호에 게재되었습니다.이번 연구 결과는 금속 주조의 응고에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있으며, 이를 통해 엔지니어는 더 오래 지속되는 엔진과 더 강한 항공기를 제작하고 적층 제조를 발전시킬 수 있습니다.
Glicksman은 "강철, 알루미늄, 구리(모든 중요한 엔지니어링 재료, 주조, 용접 및 1차 금속 생산)를 생각해보면 사회적 가치가 큰 수십억 달러 규모의 산업입니다."라고 말했습니다."우리가 재료에 대해 이야기하고 있다는 것을 이해하게 될 것이며 작은 개선이라도 가치가 있을 수 있습니다."
물이 얼면 결정이 형성되는 것처럼, 용융된 금속 합금이 응고되어 주물을 형성할 때도 비슷한 일이 일어납니다.Gliksman의 연구에 따르면 금속 합금이 응고되는 동안 결정과 용융물 사이의 표면 장력과 결정이 성장함에 따라 곡률이 변경되어 고정된 경계면에서도 열유속이 발생한다는 사실이 밝혀졌습니다.이 근본적인 결론은 성장하는 결정에서 방출되는 열 에너지가 성장 속도에 정비례한다는 주조 이론에서 일반적으로 사용되는 스테판 가중치와 근본적으로 다릅니다.
Gliksman은 결정자의 곡률이 화학적 전위를 반영한다는 점에 주목했습니다. 볼록한 곡률은 융점을 약간 낮추고 오목한 곡률은 융점을 약간 높였습니다.이것은 열역학에서 잘 알려져 있습니다.새롭고 이미 입증된 것은 이 곡률 구배가 응고 중에 추가적인 열 유속을 유발한다는 것인데, 이는 전통적인 주조 이론에서는 고려되지 않았습니다.또한 이러한 열 흐름은 "결정론적"이며 무작위 소음처럼 무작위가 아닙니다. 이는 원칙적으로 주조 공정 중에 성공적으로 제어되어 합금의 미세 구조를 변경하고 특성을 향상시킬 수 있습니다.
"복잡한 결정질 미세구조를 동결시키면 제어할 수 있는 곡률로 인한 열 유속이 있습니다"라고 Gliksman은 말했습니다."압력이나 강한 자기장과 같은 화학적 첨가물이나 물리적 효과에 의해 제어되는 경우 실제 합금 주조의 이러한 열 유속은 미세 구조를 개선하고 궁극적으로 주조 합금, 용접 구조, 심지어 3D 프린팅 재료까지 제어할 수 있습니다."
과학적 가치 외에도, 이 연구는 고인이 된 동료의 유용한 지원 덕분에 Glixman에게 개인적으로 매우 중요했습니다.그러한 동료 중 한 명은 지난해 사망한 코넬 대학의 유체역학 교수인 폴 스틴(Paul Steen)이었습니다.몇 년 전 Steen은 우주 왕복선 유체 역학 및 재료 연구를 사용하여 미세 중력 재료에 대한 연구에서 Glicksman을 도왔습니다.Springer Nature는 Microgravity 11월호를 Steen에게 헌정했으며 Gliksman에게 연락하여 그를 기리는 연구에 관한 과학 기사를 작성했습니다.
“그것이 계기가 되어 Paul이 특히 좋아할 만한 흥미로운 내용을 정리하게 되었습니다.물론 이 연구 기사를 읽는 많은 독자들은 Paul이 기여한 영역, 즉 인터페이스 열역학에도 관심이 있습니다.”라고 Gliksman은 말했습니다.
Gliksman에게 이 기사를 쓰도록 영감을 준 또 다른 동료는 플로리다 공과대학의 수학 교수이자 학과장이자 학술 담당 부사장인 Semyon Koksal이었는데, 그는 2020년 3월에 사망했습니다. Gliksman은 그녀를 친절하고 지적인 사람으로 묘사했습니다. 그녀는 그가 그의 수학적 지식을 그의 연구에 적용하는 데 도움을 주었다고 말했습니다.
“그녀와 나는 좋은 친구였고 그녀는 내 일에 관심이 많았습니다.곡률로 인한 열 흐름을 설명하기 위해 미분 방정식을 공식화할 때 세면이 도움을 주었습니다.”라고 Gliksman은 말했습니다."우리는 내 방정식과 방정식을 공식화하는 방법, 방정식의 한계 등에 대해 논의하는 데 많은 시간을 보냈습니다. 그녀는 내가 상담한 유일한 사람이었고 그녀는 수학 이론을 공식화하고 내가 올바르게 이해하는 데 큰 도움을 주었습니다."
추가 정보: Martin E. Gliksman 외, 계면 열화학 전위의 표면 라플라시안: 고체-액체 모드 형성에서의 역할, npj 미세중력(2021).DOI: 10.1038/s41526-021-00168-2
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