Uma descoberta fundamental que altera nosso entendimento atual de como os metais se solidificam e formam padrões cristalinos pode ajudar a levar a um melhor controle dos processos de fundição e soldagem. Também explica como flocos de neve e muitos padrões minerais se formam naturalmente.

Reexaminar dados de seu experimento da NASA de 20 anos envolvendo o congelamento e derretimento repetidos de materiais de alta pureza em microgravidade, Martin Glicksman, professor pesquisador em ciência dos materiais e cadeira Allen Henry do Instituto de Tecnologia da Flórida, trabalhando com Kumar Ankit na School of Matter, Transporte e Energia na Arizona State University, descobriu como a natureza orienta a formação de padrões complexos em materiais que se cristalizam.

Glicksman descobriu um campo de energia que afeta todas as substâncias que se cristalizam, que ele chamou de campo de polarização que ele acredita ser a maneira da natureza de guiar microestruturas dendríticas celulares e ramificadas que se formam durante a solidificação da maioria dos metais e ligas.

“Nas últimas fases do derretimento, cristais em forma de agulha mudaram repentinamente para esferas, e então, pela primeira vez na vida, enquanto observamos as partículas estacionárias derretendo na microgravidade e observamos sua mudança de forma bastante notável, "Disse Glicksman.

"Eu disse, " ele adicionou, "'Deve haver algo mais acontecendo do que apenas barulho.'"

Anteriormente, e ainda, muitos cientistas acreditam que o que causa a formação de padrões é o ruído aleatório - qualquer vibração sonora ou distúrbios que atuam sobre um material em solidificação. Glicksman e Ankit descobriram uma fonte de energia interna sutil - o campo de polarização - que realmente modula a velocidade da interface sólido / líquido em pequenas escalas e acaba criando estruturas notavelmente complexas. Essa descoberta foi confirmada teoricamente e por meio de métodos de simulação avançados.

"Tivemos a sorte de realizar experimentos em microgravidade, onde a ideia de campo de polarização foi inicialmente sugerida para explicar a ocorrência de padrões de fusão incomuns, "Glicksman disse." Agora temos uma teoria termodinâmica sólida e provas para apoiar essa ideia. "

Glicksman e Ankit publicaram recentemente suas descobertas provando a existência de campos de viés no jornal Metais .

Como o processo de solidificação de metais produz micropadrões internos semelhantes a ramos que perturbam a homogeneidade química dos materiais fundidos, ter um melhor entendimento do papel do campo de polarização em sua formação abre caminhos para os engenheiros fazerem melhorias em materiais fundidos e soldados comumente usados ​​em tudo, desde automóveis e aviões até instrumentos médicos.

“Se esperamos melhorias na estrutura das fundições, soldagens e outros processos de solidificação, temos que conhecer e aplicar a física correta, "Glicksman disse." Esta descoberta pode potencialmente levar a melhorias no processo metalúrgico. "