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Demonstration of the effect of stirring on nucleation from experiments on the International Space Station using the ISS-EML facility

Gangopadhyay, A. K. und Sellers, M.E. und Bracker, G.P. und Holland-Moritz, Dirk und Van Hoesen, D.C. und Koch, Stefanie und Galenko, P. und Pauls, A. K. und Hyers, Robert W. und Kelton, K. F. (2021) Demonstration of the effect of stirring on nucleation from experiments on the International Space Station using the ISS-EML facility. npj Microgravity, 7, Seite 31. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41526-021-00161-9. ISSN 2373-8065.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
769kB

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41526-021-00161-9

Kurzfassung

The effect of fluid flow on crystal nucleation in supercooled liquids is not well understood. The variable density and temperature gradients in the liquid make it difficult to study this under terrestrial gravity conditions. Nucleation experiments were therefore made in a microgravity environment using the Electromagnetic Levitation Facility on the International Space Station on a bulk glass-forming Zr57Cu15.4Ni12.6Al10Nb5 (Vit106), as well as Cu50Zr50 and the quasicrystal-forming Ti39.5Zr39.5Ni21 liquids. The maximum supercooling temperatures for each alloy were measured as a function of controlled stirring by applying various combinations of radio-frequency positioner and heater voltages to the water-cooled copper coils. The flow patterns were simulated from the known parameters for the coil and the levitated samples. The maximum nucleation temperatures increased systematically with increased fluid flow in the liquids for Vit106, but stayed nearly unchanged for the other two. These results are consistent with the predictions from the Coupled-Flux model for nucleation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143890/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Demonstration of the effect of stirring on nucleation from experiments on the International Space Station using the ISS-EML facility
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gangopadhyay, A. K.Department of Physics, Center for Materials Innovation, Washington University, St. Louis, Missouri 63130, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sellers, M.E.Department of Physics, Center for Materials Innovation, Washington University, St. Louis, Missouri 63130, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bracker, G.P.University of Massachusetts, AmherstNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holland-Moritz, DirkDirk.Holland-Moritz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Hoesen, D.C.Department of Physics, Center for Materials Innovation, Washington University, St. Louis, Missouri 63130, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koch, StefanieOttoSchott-Institut für Materialforschung, Friedrich Schiller Universität Jena, Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galenko, P.peter.galenko (at) uni-jena.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pauls, A. K.Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Massachusetts, Amherst, MA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hyers, Robert W.University of Massachusetts, Amherst MA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kelton, K. F.Department of Physics, Center for Materials Innovation, Washington University, St. Louis, Missouri 63130, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 August 2021
Erschienen in:npj Microgravity
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1038/s41526-021-00161-9
Seitenbereich:Seite 31
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2373-8065
Status:veröffentlicht
Stichwörter:crystal nucleation, fluid flow, microgravity, International Space Station
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt EML
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Holland-Moritz, Dr.rer.nat. Dirk
Hinterlegt am:16 Sep 2021 09:32
Letzte Änderung:16 Sep 2021 09:32

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