Forscher der Northeastern University gehören zu den vielen Wissenschaftlern, die der NASA dabei helfen, die Schwerelosigkeit des Weltraums zu nutzen, um hier auf der Erde stärkere Materialien zu entwickeln.
Strukturelle Legierungen kommen uns vielleicht nicht bekannt vor, sind aber ein wesentlicher Bestandteil alltäglicher Materialien wie Flugzeugflügel, Karosserien, Motorblöcke oder Gasleitungen. Diese Materialien werden durch Erstarren hergestellt - ein Prozess, der der Herstellung von Eiswürfeln ähnelt. „Die Verfestigung findet überall um uns herum statt, entweder auf natürliche Weise, wie bei der Kristallisation bekannter Schneeflocken in der Atmosphäre oder bei technologischen Prozessen zur Herstellung einer Vielzahl von Materialien, von großen Siliziumkristallen für Solarmodule bis hin zur Herstellung fast aller Ein künstliches Objekt oder eine künstliche Struktur, die großen Kräften standhalten muss, wie eine Turbinenschaufel “, sagte Prof. Alain Karma von der Northeastern University, der an dieser Studie mitarbeitete.
Gutschrift: NASA
Der Übergang einer Strukturlegierung von flüssig zu fest ist morphologisch instabil, was bedeutet, dass sich die Grenzfläche zwischen fest und flüssig während der Verfestigung von einer planaren Morphologie zu einer nicht planaren Zellstruktur entwickelt - im Wesentlichen ist dieselbe Instabilität für die verzweigte Sternform von verantwortlich Schneeflocken.
Aber was wäre, wenn Sie die Schwerkraft aus der Mischung nehmen könnten? Die Forscher beobachteten den Erstarrungsprozess in einer Mikrogravitationsumgebung - in diesem Fall der Internationalen Raumstation - und konnten untersuchen, wie sich diese morphologische Instabilität in drei Dimensionen entwickelt, um die Struktur von Materialien im Mikrometerbereich zu formen. "Ohne die Schwerkraft gibt es keine Auftriebskraft, um die atomaren Bestandteile in der Schmelze durch Flüssigkeitsströmung zu mischen", sagte Prof. Karma. „Infolgedessen schafft die Erstarrung einzigartige, besser organisierte Strukturen, die auf der Erde nicht beobachtet werden können. Wenn man versteht, wie sich diese Strukturen im Weltraum bilden, kann man leichtere und stärkere Materialien entwerfen, die auf der Erde hergestellt werden können. “
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