Γύρω στο 1952, ο διάσημος μαθηματικός Άλαν Τούρινγκ ανέπτυξε ένα εννοιολογικό μοντέλο για να εξηγήσει τη διαδικασία
Ο σχηματισμός σχεδίων χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στοτεχνητά συστήματα και βιομηχανία, ειδικά στον τομέα της μεταλλουργίας. Υπάρχει μια ολόκληρη περιοχή που ονομάζεται "μεταλλογραφία", η οποία ειδικεύεται στη μελέτη μικροκλίμακων δομών και συνθέσεων μετάλλων και κραμάτων. Εάν χωρίσετε ένα κράμα πολλών συστατικών και κοιτάξετε τις διατομές του, είναι πιθανό να δείτε εναλλασσόμενες ρίγες ή επικαλυπτόμενες κηλίδες διαφορετικών μεταλλικών εξαρτημάτων στο κόψιμο. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι η δομή και τα μοντέλα στερεοποίησης των υγρών κραμάτων είναι γνωστά για μεγάλο χρονικό διάστημα, το φαινόμενο του σχηματισμού της επιφάνειας τους παραμένει ανεξερεύνητο για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Jialuo Han, UNSW
Οι ερευνητές εξέτασαν ακριβώς τι είδους μοτίβαβρίσκονται στην επιφάνεια στερεοποιημένων μεταλλικών κραμάτων. Η ομάδα χρησιμοποίησε μεταλλικά μίγματα δύο συστατικών: κράματα με βάση το γάλλιο που περιέχουν μικρές ποσότητες βισμούθιου. Αυτά τα κράματα λιώνουν εύκολα στο χέρι, διευκολύνοντας την πειραματική παρατήρηση και τον έλεγχο.
«Μπορούσαμε να παρατηρήσουμε τη διαδικασία σκλήρυνσηςεπιφάνεια κάτω από ένα συμβατικό οπτικό μικροσκόπιο και εξεπλάγην όταν είδα για πρώτη φορά το μέτωπο στερεοποίησης στην επιφάνεια του υγρού μετάλλου, δημιουργώντας συνεχή σχέδια πίσω από αυτό», δήλωσε ο Δρ Jianbo Tang, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας.
Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά μικροσκόπια, μελέτησαν επιστήμονεςπολύ διατεταγμένα σχέδια, όπως εναλλασσόμενες ρίγες, καμπύλες ίνες, συστοιχίες κουκίδων και μερικά εξωτικά υβρίδια ταινιών και κουκίδων Οι ερευνητές εξέπληξαν ότι κατά τον σχηματισμό αυτών των δομών, το περιεχόμενο του βισμούθιου με χαμηλή συγκέντρωση στην περιοχή της επιφάνειας αυξήθηκε σημαντικά. Ένας τέτοιος εμπλουτισμός επιφάνειας που βρέθηκε σε αυτή τη μελέτη είναι αντίθετος με τις συμβατικές μεταλλουργικές έννοιες.
Οι ερευνητές έχουν συνδέσει το ανακαλυφθέν φαινόμενοστερεοποίηση με μια μοναδική επιφανειακή δομή υγρών μετάλλων και υπερυπολογιστές χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση αυτής της διαδικασίας. Σε προσομοιώσεις υπολογιστών, λίγα άτομα βισμούθιου, προφανώς κινούνται τυχαία στη θάλασσα των ατόμων γαλλίου, συσσωρεύονται στην επιφάνεια του κράματος.
«Αυτό το προηγουμένως αγνοηθεί φαινόμενοΗ επιφανειακή στερεοποίηση βελτιώνει τη θεμελιώδη κατανόηση των υγρών μεταλλικών κραμάτων και των διαδικασιών μετάβασης φάσης. Αυτή η αυτόνομη επιφανειακή διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο σχεδίασης για το σχεδιασμό μεταλλικών κατασκευών και τη δημιουργία συσκευών για προηγμένες εφαρμογές σε μελλοντικά ηλεκτρονικά και οπτικά », πρόσθεσε ο καθηγητής Kurosh Kalantar-Zade, συν-συγγραφέας της μελέτης.