Un descubrimiento fundamental que altera nuestra comprensión actual de cómo los metales se solidifican y forman patrones cristalinos puede ayudar a conducir a un mejor control de los procesos de fundición y soldadura. También explica cómo se forman naturalmente los copos de nieve y muchos patrones minerales.

Reexaminando los datos de su experimento de la NASA de 20 años que involucra la congelación y fusión repetidas de materiales de alta pureza en microgravedad, Martin Glicksman, profesor de investigación en ciencia de materiales y la Cátedra Allen Henry en el Instituto de Tecnología de Florida, trabajando con Kumar Ankit en la Escuela de la Materia, Transporte y Energía en la Universidad Estatal de Arizona, descubrió la forma en que la naturaleza guía la formación de patrones complejos en materiales que cristalizan.

Glicksman descubrió un campo de energía que afecta a todas las sustancias cristalizantes, que él denominó el campo de sesgo que él cree que es la forma en que la naturaleza guía las microestructuras dendríticas celulares y ramificadas que se forman durante la solidificación de la mayoría de los metales y aleaciones.

"En las últimas fases de fusión, cristales en forma de aguja se transformaron repentinamente en esferas, y así, por primera vez, mientras observábamos partículas estacionarias derritiéndose en microgravedad y observamos su cambio de forma bastante notable, "Dijo Glicksman.

"Yo dije, "añadió, "'Debe haber algo más que ruido'".

Previamente, y todavía, Muchos científicos creen que lo que causa la formación de patrones es el ruido aleatorio:cualquier vibración o perturbación del sonido que actúe sobre un material que se solidifica. Glicksman y Ankit han encontrado una fuente de energía interna sutil, el campo de sesgo, que en realidad modula la velocidad de la interfaz sólido / líquido en pequeñas escalas y termina creando estructuras notablemente complejas. Ese hallazgo se ha confirmado teóricamente y mediante métodos de simulación avanzados.

"Tuvimos la suerte de realizar experimentos en microgravedad, donde la idea del campo de sesgo se sugirió inicialmente para explicar la aparición de patrones de fusión inusuales, ", Dijo Glicksman." Ahora tenemos una teoría termodinámica sólida y pruebas para respaldar esa idea ".

Glicksman y Ankit publicaron recientemente sus hallazgos que prueban la existencia de campos de sesgo en la revista. Rieles .

Debido a que el proceso de solidificación de metales produce micropatrones internos en forma de ramificaciones que alteran la homogeneidad química de los materiales fundidos, Tener una mejor comprensión del papel del campo de polarización en su formación abre caminos para que los ingenieros realicen mejoras en los materiales fundidos y soldados que se usan comúnmente en todo, desde automóviles y aviones hasta instrumentos médicos.

"Si esperamos mejoras en la estructura de las piezas fundidas, soldaduras y otros procesos de solidificación, tenemos que conocer y aplicar la física correcta, ", Dijo Glicksman." Este descubrimiento potencialmente podría conducir a mejoras en los procesos metalúrgicos ".