1952 körül a híres matematikus, Alan Turing kidolgozott egy fogalmi modellt a folyamat magyarázatára
A mintaképzést széles körben használják amesterséges rendszerek és az ipar, különösen a kohászat területén. Van egy "metallográfiának" nevezett terület, amely a fémek és ötvözetek mikroszkála-szerkezeteinek és összetételeinek tanulmányozására szakosodott. Ha megoszt egy többkomponensű ötvözetet, és megnézi annak keresztmetszeteit, akkor valószínű, hogy váltakozó csíkokat vagy egymást átfedő foltokat fog látni a különböző fém alkatrészekből a vágásban. Annak ellenére azonban, hogy a folyékony ötvözetek szerkezete és megszilárdulási modelljei már régóta ismertek, felületi mintázatuk kialakulásának jelensége sokáig feltáratlan maradt.
Jialuo Han, UNSW
A kutatók pontosan megvizsgálták, hogy milyen típusú mintákmegszilárdult fémötvözetek felületén találhatók. A csapat kétkomponensű fémkeverékeket használt: kis mennyiségű bizmutot tartalmazó gallium-alapú ötvözetek. Ezek az ötvözetek könnyen megolvadnak a kézben, megkönnyítve a kísérleti megfigyelést és az irányítást.
„Megfigyelhettük a keményedési folyamatothagyományos optikai mikroszkóp alatt, és meglepődtem, amikor először láttam a folyékony fém felületén a megszilárdulási frontot, amely folytonos mintákat hozott létre mögötte” – mondta Dr. Jianbo Tang, a cikk vezető szerzője.
Elektronmikroszkópok segítségével a tudósok tanulmányoztákerősen rendezett minták, köztük váltakozó csíkok, ívelt szálak, ponttömbök, valamint néhány egzotikus csíkos és pont hibrid. A kutatókat meglepte, hogy e struktúrák kialakulása során a felszíni régióban alacsony koncentrációjú bizmut tartalma jelentősen megnőtt. A tanulmányban ilyen felületi dúsítás ellentétes a hagyományos kohászati koncepciókkal.
A kutatók összekapcsolták a felfedezett jelenségetszilárdulás folyékony fémek egyedi felületi struktúrájával, és szuperszámítógépeket használtak ennek a folyamatnak a szimulálására. A számítógépes szimulációkban a bizmut-atomok láthatóan véletlenszerűen mozognak a galliumatomok tengerében, és az ötvözet felületén halmozódnak fel.
„Ez a korábban figyelmen kívül hagyott jelenségA felület megszilárdulása javítja a folyékony fémötvözetek és azok fázisátmeneti folyamatainak alapvető megértését. Ez az önálló felületi folyamat rajzeszközként használható fémszerkezetek tervezéséhez és eszközök létrehozásához a jövőbeli elektronika és optika korszerű alkalmazásaihoz. ”- tette hozzá Kurosh Kalantar-Zade professzor, a tanulmány társszerzője.