În jurul anului 1952, celebrul matematician Alan Turing a dezvoltat un model conceptual pentru a explica procesul
Formarea modelului este, de asemenea, utilizată pe scară largă însisteme artificiale și industrie, în special în domeniul metalurgiei. Există o întreagă zonă numită „metalografie”, specializată în studiul structurilor la scară microscopică și a compozițiilor de metale și aliaje. Dacă împărțiți un aliaj multicomponent și priviți secțiunile transversale ale acestuia, este posibil să vedeți dungi alternante sau pete suprapuse ale diferitelor componente metalice în tăietură. Cu toate acestea, în ciuda faptului că structura și modelele de solidificare a aliajelor lichide sunt cunoscute de mult timp, fenomenul de formare a modelului suprafeței lor a rămas neexplorat pentru o lungă perioadă de timp.
Jialuo Han, UNSW
Cercetătorii au examinat exact ce tipuri de tiparese găsesc pe suprafața aliajelor metalice solidificate. Echipa a folosit amestecuri metalice cu două componente: aliaje pe bază de galiu care conțin cantități mici de bismut. Aceste aliaje se topesc ușor în mână, ceea ce facilitează observarea și controlul experimental.
„Am putut observa procesul de întăriresuprafața sub un microscop optic convențional și am fost surprins când am văzut prima dată frontul de solidificare pe suprafața metalului lichid, creând modele continue în spatele acestuia”, a spus dr. Jianbo Tang, autorul principal al lucrării.
Folosind microscopii electronici, oamenii de știință au studiatmodele foarte ordonate, inclusiv dungi alternante, fibre curbate, matrice de puncte și niște hibrizi exotici de benzi și puncte. Cercetătorii au fost surprinși de faptul că în timpul formării acestor structuri, conținutul de bismut cu o concentrație scăzută în regiunea de suprafață a crescut semnificativ. O astfel de îmbogățire a suprafeței găsite în acest studiu este contrară conceptelor metalurgice convenționale.
Cercetătorii au legat fenomenul descoperitsolidificare cu o structură de suprafață unică a metalelor lichide și, de asemenea, a folosit supercalculatoare pentru a simula acest proces. În simulările pe computer, mici atomi de bismut, aparent, care se mișcă aleator în marea atomilor de galiu, s-au acumulat pe suprafața aliajului.
„Acest fenomen ignorat anteriorSolidificarea suprafeței îmbunătățește înțelegerea fundamentală a aliajelor metalice lichide și a proceselor lor de tranziție de fază. Acest proces de suprafață autonom poate fi folosit ca instrument de desen pentru proiectarea structurilor metalice și crearea dispozitivelor pentru aplicații avansate în electronică și optică viitoare ”, a adăugat profesorul Kurosh Kalantar-Zade, coautor al studiului.