Rundt 1952 utviklet den kjente matematikeren Alan Turing en konseptuell modell for å forklare prosessen
Mønsterdannelse er også mye brukt ikunstige systemer og industri, spesielt innen metallurgi. Det er et helt område kalt "metallografi", som spesialiserer seg på studier av mikroskala strukturer og sammensetninger av metaller og legeringer. Hvis du deler en multikomponentlegering og ser på tverrsnittene, er det sannsynlig at du vil se vekslende striper eller overlappende flekker av forskjellige metallkomponenter i kuttet. Til tross for det faktum at strukturen og modellene for størkning av flytende legeringer har vært kjent i lang tid, har fenomenet dannelsen av overflatemønsteret fortsatt vært uutforsket i lang tid.
Jialuo Han, UNSW
Forskere undersøkte nøyaktig hvilke typer mønstrefinnes på overflaten av størknede metalllegeringer. Teamet brukte to-komponent metallblandinger: galliumbaserte legeringer som inneholder små mengder vismut. Disse legeringene smelter lett i hånden, noe som gjør eksperimentell observasjon og kontroll lettere.
"Vi kunne observere herdeprosessenoverflaten under et konvensjonelt optisk mikroskop, og jeg ble overrasket da jeg første gang så størkningsfronten på overflaten av det flytende metallet, og skaper kontinuerlige mønstre bak det, sier Dr. Jianbo Tang, hovedforfatter av artikkelen.
Ved hjelp av elektronmikroskoper studerte forskerehøyt ordnede mønstre, inkludert vekslende striper, buede fibre, prikkmatriser og noen eksotiske stripe- og prikkhybrider. Forskerne ble overrasket over at innholdet av vismut med lav konsentrasjon i overflateregionen økte betydelig under dannelsen av disse strukturene. Slik overflateanriking funnet i denne studien er i strid med konvensjonelle metallurgiske konsepter.
Forskere har koblet det oppdagede fenomenetstørkning med en unik overflatestruktur av flytende metaller, og superdatamaskiner ble brukt for å simulere denne prosessen. I datasimuleringer akkumulerte få vismutatomer, tilsynelatende tilfeldig i havet av galliumatomer, på legeringsoverflaten.
“Dette tidligere ignorerte fenomenetOverflatesolidering forbedrer vår grunnleggende forståelse av flytende metalllegeringer og deres faseovergangsprosesser. Denne selvstendige overflateprosessen kan brukes som tegneverktøy for å designe metallkonstruksjoner og lage enheter for avanserte applikasjoner i fremtidig elektronikk og optikk, ”la professor Kurosh Kalantar-Zade, medforfatter av studien, til.