Nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড অক্ষম করুন)। ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা সাইটটিকে স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই রেন্ডার করব।
দীর্ঘস্থায়ী সংক্রমণের বিকাশে, বিশেষ করে চিকিৎসা যন্ত্রের ক্ষেত্রে, জৈবফিল্ম একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এই সমস্যাটি চিকিৎসা সম্প্রদায়ের জন্য একটি বিশাল চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে, কারণ স্ট্যান্ডার্ড অ্যান্টিবায়োটিকগুলি খুব সীমিত পরিমাণে জৈবফিল্ম ধ্বংস করতে পারে। জৈবফিল্ম গঠন প্রতিরোধের ফলে বিভিন্ন আবরণ পদ্ধতি এবং নতুন উপকরণের বিকাশ ঘটেছে। এই কৌশলগুলির লক্ষ্য এমনভাবে পৃষ্ঠতলকে আবরণ করা যা জৈবফিল্ম গঠন রোধ করে। ভিট্রিয়াস ধাতব সংকর ধাতু, বিশেষ করে তামা এবং টাইটানিয়াম ধাতু ধারণকারী, আদর্শ অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল আবরণে পরিণত হয়েছে। একই সময়ে, ঠান্ডা স্প্রে প্রযুক্তির ব্যবহার বৃদ্ধি পেয়েছে কারণ এটি তাপমাত্রা সংবেদনশীল উপকরণ প্রক্রিয়াকরণের জন্য একটি উপযুক্ত পদ্ধতি। এই গবেষণার লক্ষ্যের একটি অংশ ছিল যান্ত্রিক সংকর ধাতু কৌশল ব্যবহার করে Cu-Zr-Ni টারনারি দিয়ে তৈরি একটি নতুন অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ফিল্ম ধাতব কাচ তৈরি করা। চূড়ান্ত পণ্য তৈরি করে এমন গোলাকার পাউডার কম তাপমাত্রায় স্টেইনলেস স্টিলের পৃষ্ঠতলের ঠান্ডা স্প্রে করার জন্য কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ধাতব কাচের আবরণযুক্ত সাবস্ট্রেটগুলি স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায় কমপক্ষে 1 লগ দ্বারা জৈবফিল্ম গঠন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে সক্ষম হয়েছিল।
মানব ইতিহাস জুড়ে, যেকোনো সমাজ তার নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য নতুন উপকরণের প্রবর্তন এবং বিকাশ করতে সক্ষম হয়েছে, যার ফলে উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি পেয়েছে এবং বিশ্বায়িত অর্থনীতিতে স্থান পেয়েছে। এটি সর্বদা উপকরণ এবং উৎপাদন সরঞ্জাম ডিজাইন করার মানুষের ক্ষমতার পাশাপাশি স্বাস্থ্য, শিক্ষা, শিল্প, অর্থনীতি, সংস্কৃতি এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলি এক দেশ বা অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে অর্জনের জন্য উপকরণ তৈরি এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত করার নকশার জন্য দায়ী করা হয়েছে। অগ্রগতি দেশ বা অঞ্চল নির্বিশেষে পরিমাপ করা হয়। 60 বছর ধরে, উপকরণ বিজ্ঞানীরা একটি প্রধান কাজে অনেক সময় ব্যয় করেছেন: নতুন এবং উন্নত উপকরণ অনুসন্ধান। সাম্প্রতিক গবেষণা বিদ্যমান উপকরণের গুণমান এবং কর্মক্ষমতা উন্নত করার পাশাপাশি সম্পূর্ণ নতুন ধরণের উপকরণ সংশ্লেষণ এবং উদ্ভাবনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে।
সংকর ধাতুর উপাদান সংযোজন, উপাদানের মাইক্রোস্ট্রাকচারের পরিবর্তন এবং তাপীয়, যান্ত্রিক বা তাপীয় যান্ত্রিক চিকিৎসা পদ্ধতির প্রয়োগের ফলে বিভিন্ন পদার্থের যান্ত্রিক, রাসায়নিক এবং ভৌত বৈশিষ্ট্যে উল্লেখযোগ্য উন্নতি হয়েছে। এছাড়াও, এখনও পর্যন্ত অজানা যৌগগুলি সফলভাবে সংশ্লেষিত হয়েছে। এই অবিরাম প্রচেষ্টার ফলে উন্নত উপকরণের একটি নতুন পরিবার তৈরি হয়েছে যা সম্মিলিতভাবে উন্নত উপকরণ নামে পরিচিত। ন্যানোক্রিস্টাল, ন্যানো পার্টিকেল, ন্যানোটিউব, কোয়ান্টাম ডট, শূন্য-মাত্রিক, নিরাকার ধাতব চশমা এবং উচ্চ-এনট্রপি অ্যালয় হল গত শতাব্দীর মাঝামাঝি থেকে বিশ্বে আবির্ভূত উন্নত উপকরণের কয়েকটি উদাহরণ। উন্নত বৈশিষ্ট্য সহ নতুন অ্যালয় তৈরি এবং বিকাশে, চূড়ান্ত পণ্য এবং এর উৎপাদনের মধ্যবর্তী পর্যায়ে, ভারসাম্যহীনতার সমস্যা প্রায়শই যুক্ত হয়। ভারসাম্য থেকে উল্লেখযোগ্য বিচ্যুতি ঘটাতে সক্ষম নতুন উত্পাদন কৌশল প্রবর্তনের ফলে, ধাতব চশমা নামে পরিচিত মেটাস্টেবল অ্যালয়গুলির একটি সম্পূর্ণ নতুন শ্রেণী আবিষ্কৃত হয়েছে।
১৯৬০ সালে ক্যালটেকে তার কাজ ধাতব সংকর ধাতুর ধারণায় বিপ্লব এনে দেয় যখন তিনি প্রতি সেকেন্ডে প্রায় দশ লক্ষ ডিগ্রি বেগে তরল পদার্থকে দ্রুত শক্ত করে Au-25 at.% Si কাঁচের মিশ্রণ সংশ্লেষণ করেন। ৪ অধ্যাপক পল ডুভসের আবিষ্কার কেবল ধাতব চশমা (MS) ইতিহাসের সূচনা করেনি, বরং ধাতব সংকর ধাতু সম্পর্কে মানুষের চিন্তাভাবনার ক্ষেত্রেও এক বিরাট পরিবর্তন এনেছে। MS সংকর ধাতুর সংশ্লেষণের প্রথম অগ্রণী গবেষণার পর থেকে, প্রায় সমস্ত ধাতব চশমা নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলির একটি ব্যবহার করে সম্পূর্ণরূপে প্রাপ্ত করা হয়েছে: (i) গলিত বা বাষ্পের দ্রুত ঘনীকরণ, (ii) পারমাণবিক জালিকা ব্যাধি, (iii) বিশুদ্ধ ধাতব উপাদানগুলির মধ্যে কঠিন-অবস্থার রূপায়ন প্রতিক্রিয়া এবং (iv) মেটাস্টেবল পর্যায়ের কঠিন পর্যায়ের রূপান্তর।
MG গুলিকে স্ফটিকের সাথে সম্পর্কিত দীর্ঘ-পাল্লার পারমাণবিক ক্রম অনুপস্থিতির দ্বারা আলাদা করা হয়, যা স্ফটিকের একটি নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য। আধুনিক বিশ্বে, ধাতব কাচের ক্ষেত্রে ব্যাপক অগ্রগতি হয়েছে। এগুলি আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য সহ নতুন উপকরণ যা কেবল কঠিন অবস্থা পদার্থবিদ্যার জন্যই নয়, ধাতুবিদ্যা, পৃষ্ঠ রসায়ন, প্রযুক্তি, জীববিজ্ঞান এবং অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রেও আগ্রহের বিষয়। এই নতুন ধরণের উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি কঠিন ধাতু থেকে আলাদা, যা এটিকে বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত প্রয়োগের জন্য একটি আকর্ষণীয় প্রার্থী করে তোলে। তাদের কিছু গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে: (i) উচ্চ যান্ত্রিক নমনীয়তা এবং ফলন শক্তি, (ii) উচ্চ চৌম্বকীয় ব্যাপ্তিযোগ্যতা, (iii) কম জবরদস্তি, (iv) অস্বাভাবিক জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, (v) তাপমাত্রা স্বাধীনতা। পরিবাহিতা 6.7।
যান্ত্রিক সংকরায়ন (MA)1,8 একটি অপেক্ষাকৃত নতুন পদ্ধতি, যা প্রথম 19839 সালে অধ্যাপক কে কে কক এবং তার সহকর্মীরা প্রবর্তন করেছিলেন। তারা ঘরের তাপমাত্রার খুব কাছাকাছি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ উপাদানের মিশ্রণ পিষে নিরাকার Ni60Nb40 পাউডার তৈরি করেছিলেন। সাধারণত, MA বিক্রিয়াটি একটি চুল্লিতে বিক্রিয়ক পাউডারের বিস্তার বন্ধনের মধ্যে সঞ্চালিত হয়, যা সাধারণত স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে তৈরি, একটি বল মিলের মধ্যে। 10 (চিত্র 1a, b)। তারপর থেকে, এই যান্ত্রিকভাবে প্ররোচিত কঠিন অবস্থা বিক্রিয়া পদ্ধতিটি নিম্ন (চিত্র 1c) এবং উচ্চ শক্তির বল মিল এবং রড মিল ব্যবহার করে নতুন নিরাকার/ধাতব কাচের সংকর গুঁড়ো প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়েছে11,12,13,14,15,16। বিশেষ করে, এই পদ্ধতিটি Cu-Ta17 এর মতো অমিশ্রণযোগ্য সিস্টেমের পাশাপাশি Al-ট্রানজিশন ধাতু (TM, Zr, Hf, Nb এবং Ta)18,19 এবং Fe-W20 সিস্টেমের মতো উচ্চ গলনাঙ্ক সংকর ধাতু প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়েছে। , যা প্রচলিত রান্নার পদ্ধতি ব্যবহার করে পাওয়া যায় না। এছাড়াও, MA কে ধাতব অক্সাইড, কার্বাইড, নাইট্রাইড, হাইড্রাইড, কার্বন ন্যানোটিউব, ন্যানোডায়মন্ডের ন্যানোক্রিস্টালাইন এবং ন্যানোকম্পোজিট পাউডার কণার শিল্প স্কেল উৎপাদনের জন্য সবচেয়ে শক্তিশালী ন্যানোটেকনোলজিক্যাল সরঞ্জামগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচনা করা হয়, সেইসাথে টপ-ডাউন পদ্ধতি ব্যবহার করে বিস্তৃত স্থিতিশীলকরণ। 1 এবং মেটাস্টেবল পর্যায়।
এই গবেষণায় Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 ধাতব কাচের আবরণ প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত ফ্যাব্রিকেশন পদ্ধতি দেখানোর পরিকল্পনা। (a) কম শক্তির বল মিলিং পদ্ধতি ব্যবহার করে Ni x (x; 10, 20, 30, এবং 40 at.%) এর বিভিন্ন ঘনত্বের MC অ্যালয় পাউডার তৈরি করা। (a) শুরুর উপাদানটি টুল স্টিলের বল সহ একটি টুল সিলিন্ডারে লোড করা হয় এবং (b) He বায়ুমণ্ডলে ভরা গ্লাভ বাক্সে সিল করা হয়। (c) গ্রাইন্ডিং পাত্রের স্বচ্ছ মডেল যা গ্রাইন্ডিংয়ের সময় বলের গতিবিধি চিত্রিত করে। 50 ঘন্টা পরে প্রাপ্ত চূড়ান্ত পাউডার পণ্যটি SUS 304 সাবস্ট্রেট (d) কে ঠান্ডা স্প্রে আবরণ করতে ব্যবহার করা হয়েছিল।
যখন বাল্ক উপাদানের পৃষ্ঠতলের (সাবস্ট্রেট) কথা আসে, তখন পৃষ্ঠতলের (সাবস্ট্রেট) নকশা এবং পরিবর্তন করা হয় যাতে মূল বাল্ক উপাদানে উপস্থিত না থাকা কিছু ভৌত, রাসায়নিক এবং প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য প্রদান করা যায়। পৃষ্ঠতলের চিকিৎসার মাধ্যমে কার্যকরভাবে উন্নত করা যেতে পারে এমন কিছু বৈশিষ্ট্যের মধ্যে রয়েছে ঘর্ষণ, জারণ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, ঘর্ষণ সহগ, জৈব জড়তা, বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং তাপ নিরোধক, কেবল কয়েকটি নাম উল্লেখ করা যাক। ধাতববিদ্যা, যান্ত্রিক বা রাসায়নিক পদ্ধতি দ্বারা পৃষ্ঠের গুণমান উন্নত করা যেতে পারে। একটি সুপরিচিত প্রক্রিয়া হিসাবে, আবরণকে কেবল অন্য উপাদান থেকে তৈরি একটি বাল্ক বস্তুর (সাবস্ট্রেট) পৃষ্ঠে কৃত্রিমভাবে প্রয়োগ করা উপাদানের এক বা একাধিক স্তর হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। সুতরাং, আবরণগুলি আংশিকভাবে পছন্দসই প্রযুক্তিগত বা আলংকারিক বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য ব্যবহার করা হয়, সেইসাথে পরিবেশের সাথে প্রত্যাশিত রাসায়নিক এবং শারীরিক মিথস্ক্রিয়া থেকে উপকরণগুলিকে রক্ষা করার জন্য।
কয়েকটি মাইক্রোমিটার (১০-২০ মাইক্রোমিটারের নিচে) থেকে ৩০ মাইক্রোমিটারের বেশি বা এমনকি কয়েক মিলিমিটার পুরুত্ব পর্যন্ত উপযুক্ত প্রতিরক্ষামূলক স্তর প্রয়োগের জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি এবং কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে। সাধারণভাবে, আবরণ প্রক্রিয়াগুলিকে দুটি বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে: (i) ভেজা আবরণ পদ্ধতি, যার মধ্যে রয়েছে ইলেক্ট্রোপ্লেটিং, ইলেক্ট্রোপ্লেটিং এবং হট ডিপ গ্যালভানাইজিং, এবং (ii) শুষ্ক আবরণ পদ্ধতি, যার মধ্যে রয়েছে সোল্ডারিং, হার্ডফেসিং, ভৌত বাষ্প জমা (PVD)। ), রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD), তাপীয় স্প্রে কৌশল এবং সাম্প্রতিক ঠান্ডা স্প্রে কৌশল ২৪ (চিত্র ১d)।
বায়োফিল্মগুলিকে এমন মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায় হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যা অপরিবর্তনীয়ভাবে পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং স্ব-উত্পাদিত বহির্কোষীয় পলিমার (EPS) দ্বারা বেষ্টিত থাকে। একটি অতিপরিণত বায়োফিল্ম গঠন খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ, জল ব্যবস্থা এবং স্বাস্থ্যসেবা সহ অনেক শিল্পে উল্লেখযোগ্য ক্ষতির কারণ হতে পারে। মানুষের ক্ষেত্রে, বায়োফিল্ম গঠনের সাথে, মাইক্রোবিয়াল সংক্রমণের 80% এরও বেশি ক্ষেত্রে (এন্টারোব্যাকটেরিয়াসি এবং স্ট্যাফিলোকোকি সহ) চিকিত্সা করা কঠিন। এছাড়াও, পরিপক্ক বায়োফিল্মগুলি প্ল্যাঙ্কটোনিক ব্যাকটেরিয়া কোষের তুলনায় অ্যান্টিবায়োটিক চিকিত্সার প্রতি 1000 গুণ বেশি প্রতিরোধী বলে জানা গেছে, যা একটি প্রধান থেরাপিউটিক চ্যালেঞ্জ হিসাবে বিবেচিত হয়। ঐতিহাসিকভাবে, সাধারণ জৈব যৌগ থেকে প্রাপ্ত অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল পৃষ্ঠ আবরণ উপকরণ ব্যবহার করা হয়েছে। যদিও এই জাতীয় উপকরণগুলিতে প্রায়শই বিষাক্ত উপাদান থাকে যা মানুষের জন্য সম্ভাব্য ক্ষতিকারক, 25,26 এটি ব্যাকটেরিয়া সংক্রমণ এবং উপাদানের অবক্ষয় এড়াতে সাহায্য করতে পারে।
জৈবফিল্ম গঠনের কারণে অ্যান্টিবায়োটিক চিকিৎসার প্রতি ব্যাকটেরিয়ার ব্যাপক প্রতিরোধের ফলে একটি কার্যকর অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল ঝিল্লি আবরণযুক্ত পৃষ্ঠ তৈরির প্রয়োজনীয়তা দেখা দিয়েছে যা নিরাপদে প্রয়োগ করা যেতে পারে। এই প্রক্রিয়ার প্রথম পদ্ধতি হল একটি ভৌত ​​বা রাসায়নিক অ্যান্টি-আঠালো পৃষ্ঠ তৈরি করা যার সাথে ব্যাকটেরিয়া কোষগুলি আবদ্ধ হতে পারে না এবং আনুগত্যের কারণে জৈবফিল্ম তৈরি করতে পারে না। দ্বিতীয় প্রযুক্তি হল এমন আবরণ তৈরি করা যা অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল রাসায়নিকগুলিকে ঠিক যেখানে প্রয়োজন সেখানে সরবরাহ করে, অত্যন্ত ঘনীভূত এবং উপযুক্ত পরিমাণে। এটি গ্রাফিন/জার্মানিয়াম28, কালো হীরা29 এবং ZnO30-ডোপড হীরা-সদৃশ কার্বন আবরণের মতো অনন্য আবরণ উপকরণ তৈরির মাধ্যমে অর্জন করা হয় যা ব্যাকটেরিয়ার বিরুদ্ধে প্রতিরোধী, একটি প্রযুক্তি যা জৈবফিল্ম গঠনের কারণে বিষাক্ততা এবং প্রতিরোধের বিকাশকে সর্বাধিক করে তোলে। এছাড়াও, জীবাণুনাশক রাসায়নিক ধারণকারী আবরণ যা ব্যাকটেরিয়া দূষণের বিরুদ্ধে দীর্ঘমেয়াদী সুরক্ষা প্রদান করে তা ক্রমশ জনপ্রিয় হয়ে উঠছে। যদিও তিনটি পদ্ধতিই প্রলিপ্ত পৃষ্ঠে অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপ প্রয়োগ করতে সক্ষম, প্রতিটির নিজস্ব সীমাবদ্ধতা রয়েছে যা প্রয়োগ কৌশল তৈরি করার সময় বিবেচনা করা উচিত।
বর্তমানে বাজারে থাকা পণ্যগুলিতে জৈবিকভাবে সক্রিয় উপাদানগুলির জন্য প্রতিরক্ষামূলক আবরণ বিশ্লেষণ এবং পরীক্ষা করার জন্য সময়ের অভাব রয়েছে। কোম্পানিগুলি দাবি করে যে তাদের পণ্যগুলি ব্যবহারকারীদের কাঙ্ক্ষিত কার্যকরী দিকগুলি সরবরাহ করবে, তবে, এটি বর্তমানে বাজারে থাকা পণ্যগুলির সাফল্যের পথে একটি বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে। বর্তমানে গ্রাহকদের জন্য উপলব্ধ বেশিরভাগ অ্যান্টিমাইক্রোবিয়ালগুলিতে রূপা থেকে প্রাপ্ত যৌগগুলি ব্যবহৃত হয়। এই পণ্যগুলি ব্যবহারকারীদের অণুজীবের সম্ভাব্য ক্ষতিকারক সংস্পর্শ থেকে রক্ষা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। বিলম্বিত অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রভাব এবং রূপা যৌগগুলির সংশ্লিষ্ট বিষাক্ততা গবেষকদের উপর কম ক্ষতিকারক বিকল্প তৈরি করার চাপ বাড়ায়36,37। ভিতরে এবং বাইরে কাজ করে এমন একটি বিশ্বব্যাপী অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল আবরণ তৈরি করা একটি চ্যালেঞ্জ হিসাবে রয়ে গেছে। এর সাথে সম্পর্কিত স্বাস্থ্য এবং সুরক্ষা ঝুঁকিও রয়েছে। মানুষের জন্য কম ক্ষতিকারক একটি অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল এজেন্ট আবিষ্কার করা এবং দীর্ঘস্থায়ী শেলফ লাইফ সহ আবরণ সাবস্ট্রেটে এটি কীভাবে অন্তর্ভুক্ত করা যায় তা খুঁজে বের করা একটি বহুল প্রতীক্ষিত লক্ষ্য38। সর্বশেষ অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল এবং অ্যান্টিবায়োফিল্ম উপকরণগুলি সরাসরি যোগাযোগের মাধ্যমে বা সক্রিয় এজেন্ট মুক্তির পরে ঘনিষ্ঠ পরিসরে ব্যাকটেরিয়া হত্যা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। তারা প্রাথমিক ব্যাকটেরিয়া আনুগত্যকে বাধা দিয়ে (পৃষ্ঠে প্রোটিন স্তর গঠন রোধ সহ) অথবা কোষ প্রাচীরে হস্তক্ষেপ করে ব্যাকটেরিয়া মেরে এটি করতে পারে।
মূলত, পৃষ্ঠ আবরণ হল পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য উন্নত করার জন্য একটি উপাদানের পৃষ্ঠে আরেকটি স্তর প্রয়োগ করার প্রক্রিয়া। পৃষ্ঠ আবরণের উদ্দেশ্য হল একটি উপাদানের কাছাকাছি-পৃষ্ঠ অঞ্চলের মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং/অথবা গঠন পরিবর্তন করা। পৃষ্ঠ আবরণ পদ্ধতিগুলিকে বিভিন্ন পদ্ধতিতে ভাগ করা যেতে পারে, যা চিত্র 2a-তে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে। আবরণ তৈরিতে ব্যবহৃত পদ্ধতির উপর নির্ভর করে আবরণগুলিকে তাপীয়, রাসায়নিক, ভৌত এবং তড়িৎ রাসায়নিক বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে।
(ক) মূল পৃষ্ঠ তৈরির কৌশলগুলি দেখানো একটি ইনসেট, এবং (খ) ঠান্ডা স্প্রে পদ্ধতির নির্বাচিত সুবিধা এবং অসুবিধাগুলি।
ঠান্ডা স্প্রে প্রযুক্তির সাথে ঐতিহ্যবাহী তাপ স্প্রে কৌশলের অনেক মিল রয়েছে। তবে, কিছু মূল মৌলিক বৈশিষ্ট্যও রয়েছে যা ঠান্ডা স্প্রে প্রক্রিয়া এবং ঠান্ডা স্প্রে উপকরণগুলিকে বিশেষভাবে অনন্য করে তোলে। ঠান্ডা স্প্রে প্রযুক্তি এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে, তবে এর একটি দুর্দান্ত ভবিষ্যত রয়েছে। কিছু ক্ষেত্রে, ঠান্ডা স্প্রে করার অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি প্রচলিত তাপ স্প্রে কৌশলের সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে দুর্দান্ত সুবিধা প্রদান করে। এটি ঐতিহ্যবাহী তাপ স্প্রে প্রযুক্তির উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে, যেখানে পাউডারকে একটি সাবস্ট্রেটে জমা করার জন্য গলিয়ে নিতে হয়। স্পষ্টতই, এই ঐতিহ্যবাহী আবরণ প্রক্রিয়াটি ন্যানোক্রিস্টাল, ন্যানো পার্টিকেল, নিরাকার এবং ধাতব কাচের মতো খুব তাপমাত্রা সংবেদনশীল উপকরণগুলির জন্য উপযুক্ত নয়40, 41, 42। এছাড়াও, তাপ স্প্রে আবরণ উপকরণগুলিতে সর্বদা উচ্চ স্তরের ছিদ্র এবং অক্সাইড থাকে। ঠান্ডা স্প্রে প্রযুক্তির তাপ স্প্রে প্রযুক্তির তুলনায় অনেক উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে, যেমন (i) সাবস্ট্রেটে ন্যূনতম তাপ ইনপুট, (ii) সাবস্ট্রেট আবরণ নির্বাচনের ক্ষেত্রে নমনীয়তা, (iii) কোনও পর্যায় রূপান্তর এবং শস্য বৃদ্ধি, (iv) উচ্চ আঠালো শক্তি1 .39 (চিত্র 2b)। এছাড়াও, কোল্ড স্প্রে লেপ উপকরণগুলিতে উচ্চ জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ শক্তি এবং কঠোরতা, উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে। কোল্ড স্প্রে প্রক্রিয়ার সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, এই পদ্ধতির এখনও কিছু অসুবিধা রয়েছে, যেমন চিত্র 2b তে দেখানো হয়েছে। Al2O3, TiO2, ZrO2, WC ইত্যাদির মতো বিশুদ্ধ সিরামিক পাউডার লেপ করার সময়, কোল্ড স্প্রে পদ্ধতি ব্যবহার করা যাবে না। অন্যদিকে, সিরামিক/ধাতু যৌগিক পাউডার লেপ তৈরির কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। অন্যান্য তাপীয় স্প্রে পদ্ধতির ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। কঠিন পৃষ্ঠ এবং পাইপের অভ্যন্তরে স্প্রে করা এখনও কঠিন।
বর্তমান কাজটি আবরণের জন্য প্রাথমিক উপকরণ হিসেবে ধাতব কাচের গুঁড়ো ব্যবহারের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, এটি স্পষ্ট যে এই উদ্দেশ্যে প্রচলিত তাপীয় স্প্রে ব্যবহার করা যাবে না। এর কারণ হল ধাতব কাচের গুঁড়ো উচ্চ তাপমাত্রায় স্ফটিক হয়ে যায়।
চিকিৎসা ও খাদ্য শিল্পে ব্যবহৃত বেশিরভাগ যন্ত্রই অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টিলের সংকর ধাতু (SUS316 এবং SUS304) দিয়ে তৈরি, যার ক্রোমিয়ামের পরিমাণ অস্ত্রোপচারের যন্ত্র তৈরির জন্য 12 থেকে 20 wt.%। সাধারণত গৃহীত হয় যে ইস্পাত সংকর ধাতুতে ক্রোমিয়াম ধাতুর মিশ্রণের উপাদান হিসেবে ব্যবহার স্ট্যান্ডার্ড ইস্পাত সংকর ধাতুর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। স্টেইনলেস স্টিলের সংকর ধাতু, তাদের উচ্চ জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকা সত্ত্বেও, উল্লেখযোগ্য অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল বৈশিষ্ট্য 38,39 রাখে না। এটি তাদের উচ্চ জারা প্রতিরোধ ক্ষমতার সাথে বৈপরীত্য। এর পরে, সংক্রমণ এবং প্রদাহের বিকাশের পূর্বাভাস দেওয়া সম্ভব, যা মূলত স্টেইনলেস স্টিলের জৈব পদার্থের পৃষ্ঠে ব্যাকটেরিয়া আঠালো এবং উপনিবেশ স্থাপনের কারণে হয়। ব্যাকটেরিয়া আঠালো এবং জৈবফিল্ম গঠনের পথের সাথে সম্পর্কিত উল্লেখযোগ্য অসুবিধার কারণে উল্লেখযোগ্য অসুবিধা দেখা দিতে পারে, যা খারাপ স্বাস্থ্যের দিকে পরিচালিত করতে পারে, যার অনেক পরিণতি হতে পারে যা প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে মানুষের স্বাস্থ্যকে প্রভাবিত করতে পারে।
এই গবেষণাটি কুয়েত ফাউন্ডেশন ফর দ্য অ্যাডভান্সমেন্ট অফ সায়েন্স (KFAS), চুক্তি নং 2010-550401 দ্বারা অর্থায়িত একটি প্রকল্পের প্রথম পর্যায়, যা MA প্রযুক্তি ব্যবহার করে ধাতব কাঁচের মতো Cu-Zr-Ni টার্নারি পাউডার উৎপাদনের সম্ভাব্যতা তদন্ত করার জন্য (টেবিল)। 1) SUS304 অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল পৃষ্ঠ সুরক্ষা ফিল্ম/আবরণ উৎপাদনের জন্য। প্রকল্পের দ্বিতীয় পর্যায়ে, যা 2023 সালের জানুয়ারিতে শুরু হবে, গ্যালভানিক জারা বৈশিষ্ট্য এবং সিস্টেমের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করা হবে। বিভিন্ন ধরণের ব্যাকটেরিয়ার জন্য বিস্তারিত মাইক্রোবায়োলজিক্যাল পরীক্ষা করা হবে।
এই প্রবন্ধে কাচ গঠন ক্ষমতার (GFA) উপর Zr অ্যালয় কন্টেন্টের প্রভাব নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। এছাড়াও, পাউডার লেপা ধাতব কাচ/SUS304 কম্পোজিট এর অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল বৈশিষ্ট্য নিয়েও আলোচনা করা হয়েছে। এছাড়াও, তৈরি ধাতব কাচ ব্যবস্থার সুপারকুলড তরল অঞ্চলে ঠান্ডা স্প্রে করার সময় ধাতব কাচের গুঁড়োর কাঠামোগত রূপান্তরের সম্ভাবনা তদন্তের জন্য চলমান কাজ করা হয়েছে। এই গবেষণায় প্রতিনিধিত্বমূলক উদাহরণ হিসেবে Cu50Zr30Ni20 এবং Cu50Zr20Ni30 ধাতব কাচের অ্যালয় ব্যবহার করা হয়েছে।
এই অংশে কম শক্তির বল মিলিংয়ের সময় মৌলিক Cu, Zr এবং Ni এর পাউডারের আকারগত পরিবর্তনগুলি উপস্থাপন করা হয়েছে। Cu50Zr20Ni30 এবং Cu50Zr40Ni10 সমন্বিত দুটি ভিন্ন সিস্টেমকে উদাহরণ হিসেবে ব্যবহার করা হবে। MA প্রক্রিয়াটিকে তিনটি পৃথক পর্যায়ে ভাগ করা যেতে পারে, যা গ্রাইন্ডিং পর্যায়ে প্রাপ্ত পাউডারের ধাতবগ্রাফিক বৈশিষ্ট্য দ্বারা প্রমাণিত হয় (চিত্র 3)।
বল গ্রাইন্ডিংয়ের বিভিন্ন পর্যায়ের পরে প্রাপ্ত যান্ত্রিক সংকর ধাতুর (MA) পাউডারের ধাতব বৈশিষ্ট্য। 3, 12 এবং 50 ঘন্টা ধরে কম শক্তির বল মিলিংয়ের পরে প্রাপ্ত MA এবং Cu50Zr40Ni10 পাউডারের ফিল্ড নির্গমন স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (FE-SEM) চিত্রগুলি Cu50Zr20Ni30 সিস্টেমের জন্য (a), (c) এবং (e) এ দেখানো হয়েছে, একই MA-তে। সময়ের পরে নেওয়া Cu50Zr40Ni10 সিস্টেমের সংশ্লিষ্ট চিত্রগুলি (b), (d), এবং (f) এ দেখানো হয়েছে।
বল মিলিংয়ের সময়, ধাতব পাউডারে স্থানান্তরিত হতে পারে এমন কার্যকর গতিশক্তি বিভিন্ন পরামিতি দ্বারা প্রভাবিত হয়, যেমন চিত্র 1a-তে দেখানো হয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে বল এবং পাউডারের মধ্যে সংঘর্ষ, গ্রাইন্ডিং মিডিয়ার মধ্যে বা এর মধ্যে আটকে থাকা পাউডারের শিয়ার কম্প্রেশন, পতনশীল বল থেকে আঘাত, বল মিলের চলমান দেহের মধ্যে পাউডার টেনে আনার ফলে সৃষ্ট শিয়ার এবং ক্ষয়, এবং লোডেড কালচারের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়া বলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত একটি শক ওয়েভ (চিত্র 1a)। Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привеборбокурюку частиц порошка (> 1 мм в диаметре)। MA (3 ঘন্টা) এর প্রাথমিক পর্যায়ে ঠান্ডা ঢালাইয়ের কারণে মৌলিক Cu, Zr এবং Ni পাউডারগুলি মারাত্মকভাবে বিকৃত হয়ে পড়েছিল, যার ফলে বৃহৎ পাউডার কণা (> 1 মিমি ব্যাস) তৈরি হয়েছিল।এই বৃহৎ যৌগিক কণাগুলি অ্যালোয়িং উপাদানগুলির পুরু স্তর (Cu, Zr, Ni) গঠন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যেমন চিত্র 3a, b-তে দেখানো হয়েছে। MA সময় 12 ঘন্টা (মধ্যবর্তী পর্যায়) বৃদ্ধির ফলে বল মিলের গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়, যার ফলে যৌগিক পাউডারটি পচে ছোট পাউডারে (200 μm-এর কম) পরিণত হয়, যেমন চিত্র 3c, city-তে দেখানো হয়েছে। এই পর্যায়ে, প্রয়োগিত শিয়ার বল পাতলা Cu, Zr, Ni ইঙ্গিত স্তর সহ একটি নতুন ধাতব পৃষ্ঠ গঠনের দিকে পরিচালিত করে, যেমন চিত্র 3c, d-তে দেখানো হয়েছে। ফ্লেক্সের ইন্টারফেসে স্তরগুলি পিষে ফেলার ফলে, নতুন পর্যায় গঠনের সাথে কঠিন-পর্যায়ের প্রতিক্রিয়া ঘটে।
MA প্রক্রিয়ার চূড়ান্ত পর্যায়ে (৫০ ঘন্টা পরে), ফ্লেক মেটালোগ্রাফি খুব একটা লক্ষণীয় ছিল না (চিত্র ৩e, চ), এবং পাউডারের পালিশ করা পৃষ্ঠে মিরর মেটালোগ্রাফি দেখা গেছে। এর অর্থ হল MA প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন হয়েছে এবং একটি একক বিক্রিয়া পর্যায় তৈরি হয়েছে। চিত্র ৩e (I, II, III), f, v, vi) এ নির্দেশিত অঞ্চলগুলির মৌলিক গঠন শক্তি বিচ্ছুরক এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি (EDS) এর সাথে মিলিতভাবে ফিল্ড এমিশন স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (FE-SEM) ব্যবহার করে নির্ধারণ করা হয়েছিল। (IV)।
সারণি ২-এ সংকর ধাতুর উপাদানের মৌলিক ঘনত্ব চিত্র ৩e, f-এ নির্বাচিত প্রতিটি অঞ্চলের মোট ভরের শতাংশ হিসাবে দেখানো হয়েছে। সারণি ১-এ প্রদত্ত Cu50Zr20Ni30 এবং Cu50Zr40Ni10-এর প্রাথমিক নামমাত্র রচনাগুলির সাথে এই ফলাফলগুলির তুলনা করলে দেখা যায় যে এই দুটি চূড়ান্ত পণ্যের সংমিশ্রণ নামমাত্র রচনাগুলির খুব কাছাকাছি। উপরন্তু, চিত্র ৩e, f-এ তালিকাভুক্ত অঞ্চলগুলির জন্য উপাদানগুলির আপেক্ষিক মানগুলি এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে প্রতিটি নমুনার সংমিশ্রণে উল্লেখযোগ্য অবনতি বা তারতম্যের ইঙ্গিত দেয় না। এটি প্রমাণ করে যে এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে সংমিশ্রণের কোনও পরিবর্তন নেই। এটি সারণি ২-এ দেখানো অভিন্ন সংকর ধাতু পাউডারের উৎপাদন নির্দেশ করে।
চিত্র 4a-d-এ দেখানো হয়েছে, Cu50(Zr50-xNix) চূড়ান্ত পণ্য পাউডারের FE-SEM মাইক্রোগ্রাফগুলি 50 MA বার পরে পাওয়া গেছে, যেখানে x যথাক্রমে 10, 20, 30 এবং 40 at.%। এই গ্রাইন্ডিং ধাপের পরে, ভ্যান ডার ওয়েলস প্রভাবের কারণে পাউডার একত্রিত হয়, যা চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে, 73 থেকে 126 nm ব্যাসের অতি সূক্ষ্ম কণা সমন্বিত বৃহৎ সমষ্টি গঠনের দিকে পরিচালিত করে।
৫০ ঘন্টা MA পরে প্রাপ্ত Cu50(Zr50-xNix) পাউডারের রূপগত বৈশিষ্ট্য। Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 সিস্টেমের জন্য, ৫০ MA পরে প্রাপ্ত পাউডারের FE-SEM চিত্র যথাক্রমে (a), (b), (c), এবং (d) এ দেখানো হয়েছে।
কোল্ড স্প্রে ফিডারে পাউডার লোড করার আগে, প্রথমে এগুলিকে বিশ্লেষণাত্মক গ্রেড ইথানলে ১৫ মিনিটের জন্য সোনিকেটেড করা হয়েছিল এবং তারপর ১৫০° সেলসিয়াসে ২ ঘন্টা শুকানো হয়েছিল। আবরণ প্রক্রিয়ায় প্রায়শই অনেক গুরুতর সমস্যা সৃষ্টি করে এমন জমাটবদ্ধতা সফলভাবে মোকাবেলা করার জন্য এই পদক্ষেপটি গ্রহণ করা আবশ্যক। MA প্রক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর, অ্যালয় পাউডারের একজাততা তদন্ত করার জন্য আরও গবেষণা করা হয়েছিল। চিত্র ৫a–d-এ যথাক্রমে ৫০ ঘন্টা সময় M পরে নেওয়া Cu50Zr30Ni20 অ্যালয়ের Cu, Zr এবং Ni অ্যালয়িং উপাদানগুলির FE-SEM মাইক্রোগ্রাফ এবং সংশ্লিষ্ট EDS চিত্র দেখানো হয়েছে। এটি লক্ষ করা উচিত যে এই পদক্ষেপের পরে প্রাপ্ত অ্যালয় পাউডারগুলি একজাতীয়, কারণ তারা সাব-ন্যানোমিটার স্তরের বাইরে কোনও গঠন ওঠানামা প্রদর্শন করে না, যেমন চিত্র ৫-এ দেখানো হয়েছে।
MG Cu50Zr30Ni20 পাউডারের উপাদানগুলির রূপবিদ্যা এবং স্থানীয় বন্টন 50 MA পরে FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) দ্বারা প্রাপ্ত। (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, এবং (d) Ni-Kα এর SEM এবং এক্স-রে EDS ইমেজিং।
৫০ ঘন্টা MA পরে প্রাপ্ত যান্ত্রিকভাবে সংকর Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 এবং Cu50Zr20Ni30 পাউডারের এক্স-রে বিবর্তন ধরণগুলি যথাক্রমে চিত্র 6a-d-এ দেখানো হয়েছে। এই গ্রাইন্ডিং পর্যায়ের পরে, বিভিন্ন Zr ঘনত্বের সমস্ত নমুনার চিত্র 6-এ দেখানো বৈশিষ্ট্যযুক্ত হ্যালো ডিফিউশন ধরণ সহ নিরাকার কাঠামো ছিল।
এমএ-এর পরে ৫০ ঘন্টা ধরে Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), এবং Cu50Zr20Ni30 (d) পাউডারের এক্স-রে বিবর্তন প্যাটার্ন। ব্যতিক্রম ছাড়াই সমস্ত নমুনায় একটি হ্যালো-বিবর্তন প্যাটার্ন পরিলক্ষিত হয়েছিল, যা একটি নিরাকার পর্যায়ের গঠন নির্দেশ করে।
বিভিন্ন MA সময়ে বল মিলিংয়ের ফলে সৃষ্ট পাউডারের কাঠামোগত পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ এবং স্থানীয় কাঠামো বোঝার জন্য উচ্চ রেজোলিউশন ফিল্ড এমিশন ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (FE-HRTEM) ব্যবহার করা হয়েছিল। Cu50Zr30Ni20 এবং Cu50Zr40Ni10 পাউডারের প্রাথমিক (6 ঘন্টা) এবং মধ্যবর্তী (18 ঘন্টা) পর্যায়ের পরে FE-HRTEM পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত পাউডারের চিত্র যথাক্রমে চিত্র 7a এ দেখানো হয়েছে। MA এর 6 ঘন্টা পরে প্রাপ্ত পাউডারের উজ্জ্বল-ক্ষেত্র চিত্র (BFI) অনুসারে, পাউডারটিতে fcc-Cu, hcp-Zr এবং fcc-Ni উপাদানগুলির স্পষ্টভাবে সংজ্ঞায়িত সীমানা সহ বৃহৎ দানা রয়েছে এবং চিত্র 7a তে দেখানো হয়েছে এমন প্রতিক্রিয়া পর্ব গঠনের কোনও লক্ষণ নেই। এছাড়াও, মধ্যবর্তী অঞ্চল (a) থেকে নেওয়া একটি পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত নির্বাচিত এলাকা বিবর্তন প্যাটার্ন (SADP) একটি তীক্ষ্ণ বিবর্তন প্যাটার্ন (চিত্র 7b) প্রকাশ করেছে যা বৃহৎ স্ফটিকের উপস্থিতি এবং প্রতিক্রিয়াশীল পর্যায়ের অনুপস্থিতি নির্দেশ করে।
প্রাথমিক (৬ ঘন্টা) এবং মধ্যবর্তী (১৮ ঘন্টা) পর্যায়ের পরে প্রাপ্ত MA পাউডারের স্থানীয় কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য। (ক) উচ্চ রেজোলিউশন ফিল্ড এমিশন ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (FE-HRTEM) এবং (খ) ৬ ঘন্টা ধরে MA চিকিৎসার পরে Cu50Zr30Ni20 পাউডারের সংশ্লিষ্ট নির্বাচিত এলাকা ডিফ্র্যাক্টোগ্রাম (SADP)। ১৮ ঘন্টা MA চিকিৎসার পরে প্রাপ্ত Cu50Zr40Ni10 এর FE-HRTEM চিত্র (c) এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ৭গ-এ দেখানো হয়েছে, MA-এর সময়কাল ১৮ ঘন্টা বৃদ্ধি পেলে প্লাস্টিক বিকৃতির সাথে মিশে গুরুতর জালির ত্রুটি দেখা দেয়। MA প্রক্রিয়ার এই মধ্যবর্তী পর্যায়ে, পাউডারে বিভিন্ন ত্রুটি দেখা দেয়, যার মধ্যে রয়েছে স্ট্যাকিং ফল্ট, জালির ত্রুটি এবং বিন্দু ত্রুটি (চিত্র ৭)। এই ত্রুটিগুলি শস্যের সীমানা বরাবর বৃহৎ দানাগুলিকে ২০ ন্যানোমিটারের চেয়ে ছোট উপ-দানাগুলিতে বিভক্ত করে (চিত্র ৭গ)।
৩৬ ঘন্টা MA-তে মিশ্রিত Cu50Z30Ni20 পাউডারের স্থানীয় কাঠামোটি একটি নিরাকার পাতলা ম্যাট্রিক্সে এমবেড করা অতি সূক্ষ্ম ন্যানোগ্রেন গঠন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে, যেমনটি চিত্র ৮ক-তে দেখানো হয়েছে। EMF-এর স্থানীয় বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে চিত্র ৮ক-তে দেখানো ন্যানোক্লাস্টারগুলি অপরিশোধিত Cu, Zr এবং Ni পাউডার সংকর ধাতুর সাথে যুক্ত। ম্যাট্রিক্সে Cu-এর পরিমাণ ~32 at.% (দরিদ্র অঞ্চল) থেকে ~74 at.% (সমৃদ্ধ অঞ্চল) পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়েছিল, যা ভিন্নজাতীয় পণ্যের গঠন নির্দেশ করে। এছাড়াও, এই ধাপে মিলিংয়ের পরে প্রাপ্ত পাউডারের সংশ্লিষ্ট SADP গুলি প্রাথমিক এবং গৌণ হ্যালো-ডিফিউশন নিরাকার ফেজ রিংগুলিকে এই অপরিশোধিত সংকর ধাতুর সাথে যুক্ত ধারালো বিন্দুগুলির সাথে ওভারল্যাপিং দেখায়, যেমন চিত্র ৮খ-তে দেখানো হয়েছে।
৩৬ ঘন্টা MA-এর জন্য মিলিংয়ের পর প্রাপ্ত Cu50Zr30Ni20 পাউডারের ন্যানোস্কেল স্থানীয় কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য। (ক) উজ্জ্বল ক্ষেত্র চিত্র (BFI) এবং সংশ্লিষ্ট (খ) Cu50Zr30Ni20 পাউডারের SADP।
MA প্রক্রিয়ার (৫০ ঘন্টা) শেষের দিকে, Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, এবং 40 at.% পাউডারগুলিতে, ব্যতিক্রম ছাড়া, অ্যামোরফাস ফেজের একটি গোলকধাঁধা রূপবিদ্যা রয়েছে, যেমনটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। প্রতিটি রচনার সংশ্লিষ্ট SADS-এ বিন্দু বিবর্তন বা তীক্ষ্ণ বৃত্তাকার প্যাটার্ন সনাক্ত করা যায়নি। এটি অপরিশোধিত স্ফটিক ধাতুর অনুপস্থিতি নির্দেশ করে, বরং একটি অ্যামোরফাস অ্যালয় পাউডারের গঠন নির্দেশ করে। হ্যালো ডিফিউশন প্যাটার্ন দেখানো এই পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত SADP গুলিও চূড়ান্ত পণ্য উপাদানে অ্যামোরফাস ফেজের বিকাশের প্রমাণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল।
Cu50 MS সিস্টেমের (Zr50-xNix) চূড়ান্ত পণ্যের স্থানীয় কাঠামো। (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, এবং (d) Cu50Zr10Ni40 এর FE-HRTEM এবং পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত ন্যানোবিম বিবর্তন প্যাটার্ন (NBDP) 50 ঘন্টা MA পরে প্রাপ্ত।
ডিফারেনশিয়াল স্ক্যানিং ক্যালোরিমেট্রি ব্যবহার করে, He গ্যাস প্রবাহে Cu50(Zr50-xNix) অ্যামোরফাস সিস্টেমে Ni (x) এর উপাদানের উপর নির্ভর করে কাচের ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tg), সুপারকুলড তরল অঞ্চল (ΔTx) এবং স্ফটিকীকরণ তাপমাত্রা (Tx) এর তাপীয় স্থিতিশীলতা অধ্যয়ন করা হয়েছিল। MA এর পরে 50 ঘন্টা ধরে প্রাপ্ত Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 এবং Cu50Zr10Ni40 অ্যামোরফাস অ্যালয়গুলির পাউডারের DSC বক্ররেখা যথাক্রমে চিত্র 10a, b, e তে দেখানো হয়েছে। অন্যদিকে অ্যামোরফাস Cu50Zr20Ni30 এর DSC বক্ররেখা চিত্র 10 তম শতাব্দীতে আলাদাভাবে দেখানো হয়েছে। এদিকে, DSC তে ~700°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত একটি Cu50Zr30Ni20 নমুনা চিত্র 10g তে দেখানো হয়েছে।
এমএ-এর পরে ৫০ ঘন্টা ধরে প্রাপ্ত Cu50(Zr50-xNix) MG পাউডারের তাপীয় স্থিতিশীলতা কাচের স্থানান্তর তাপমাত্রা (Tg), স্ফটিককরণ তাপমাত্রা (Tx) এবং সুপারকুলড তরল অঞ্চল (ΔTx) দ্বারা নির্ধারিত হয়। এমএ-এর পরে ৫০ ঘন্টা ধরে Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), এবং (e) Cu50Zr10Ni40 MG অ্যালয় পাউডারের ডিফারেনশিয়াল স্ক্যানিং ক্যালোরিমিটার (DSC) পাউডারের থার্মোগ্রাম। DSC-তে ~700°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত একটি Cu50Zr30Ni20 নমুনার একটি এক্স-রে ডিফ্রাকশন প্যাটার্ন (XRD) (d) দেখানো হয়েছে।
চিত্র ১০-এ দেখানো হয়েছে, বিভিন্ন নিকেল ঘনত্ব (x) সহ সমস্ত রচনার জন্য DSC বক্ররেখা দুটি ভিন্ন ক্ষেত্রে নির্দেশ করে, একটি এন্ডোথার্মিক এবং অন্যটি এক্সোথার্মিক। প্রথম এন্ডোথার্মিক ঘটনাটি Tg-এর সাথে মিলে যায় এবং দ্বিতীয়টি Tx-এর সাথে সম্পর্কিত। Tg এবং Tx-এর মধ্যে বিদ্যমান অনুভূমিক স্প্যান এলাকাটিকে সাবকুলড তরল এলাকা (ΔTx = Tx – Tg) বলা হয়। ফলাফলগুলি দেখায় যে ৫২৬°C এবং ৬১২°C তাপমাত্রায় স্থাপন করা Cu50Zr40Ni10 নমুনার (চিত্র ১০a) Tg এবং Tx %-এ ৪৮২°C এবং ৫৬৩°C তাপমাত্রার দিকে (x) ২০ পর্যন্ত স্থানান্তরিত করে। চিত্র ১০b-তে দেখানো হয়েছে, Ni পরিমাণ (x) বৃদ্ধির সাথে যথাক্রমে। ফলস্বরূপ, Cu50Zr30Ni20 (চিত্র 10b) এর জন্য ΔTx Cu50Zr40Ni10 86°С (চিত্র 10a) থেকে 81°С এ কমে যায়। MC Cu50Zr40Ni10 অ্যালয়-এর জন্য, Tg, Tx এবং ΔTx-এর মান 447°С, 526°С এবং 79°С-এর স্তরে হ্রাসও লক্ষ্য করা গেছে (চিত্র 10b)। এটি ইঙ্গিত দেয় যে Ni-এর পরিমাণ বৃদ্ধির ফলে MS অ্যালয়-এর তাপীয় স্থায়িত্ব হ্রাস পায়। বিপরীতে, MC Cu50Zr20Ni30 অ্যালয়-এর Tg (507 °C) এর মান MC Cu50Zr40Ni10 অ্যালয়-এর তুলনায় কম; তবুও, এর Tx এর সাথে তুলনীয় মান (612 °C) দেখায়। অতএব, চিত্র 10-এ দেখানো হিসাবে ΔTx-এর মান (87°C) বেশি।
Cu50(Zr50-xNix) MC সিস্টেম, উদাহরণস্বরূপ Cu50Zr20Ni30 MC অ্যালয় ব্যবহার করে, একটি তীক্ষ্ণ এক্সোথার্মিক পিকের মধ্য দিয়ে fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, এবং orthorhombic-ZrNi স্ফটিক পর্যায়ে (চিত্র 10c) স্ফটিকায়িত হয়। নিরাকার থেকে স্ফটিক পর্যায়ে এই রূপান্তরটি MG নমুনার (চিত্র 10d) এক্স-রে বিবর্তন বিশ্লেষণ দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল যা DSC-তে 700 °C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়েছিল।
চিত্র ১১-এ বর্তমান কাজে সম্পাদিত ঠান্ডা স্প্রে প্রক্রিয়ার সময় তোলা ছবি দেখানো হয়েছে। এই গবেষণায়, এমএ-এর পরে ৫০ ঘন্টা ধরে সংশ্লেষিত ধাতব কাঁচের গুঁড়ো কণাগুলি (উদাহরণস্বরূপ Cu50Zr20Ni30 ব্যবহার করে) একটি অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল এবং একটি স্টেইনলেস স্টিলের প্লেট (SUS304) ঠান্ডা স্প্রে লেপযুক্ত ছিল। তাপ স্প্রে প্রযুক্তি সিরিজে আবরণের জন্য ঠান্ডা স্প্রে পদ্ধতিটি বেছে নেওয়া হয়েছিল কারণ এটি তাপ স্প্রে প্রযুক্তি সিরিজের সবচেয়ে কার্যকর পদ্ধতি যেখানে এটি ধাতব মেটাস্টেবল তাপ সংবেদনশীল পদার্থ যেমন অ্যামোরফাস এবং ন্যানোক্রিস্টালাইন পাউডারের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। ফেজ ট্রানজিশনের বিষয় নয়। এই পদ্ধতিটি বেছে নেওয়ার ক্ষেত্রে এটিই প্রধান বিষয়। ঠান্ডা জমা প্রক্রিয়াটি উচ্চ-বেগের কণা ব্যবহার করে পরিচালিত হয় যা কণার গতিশক্তিকে প্লাস্টিকের বিকৃতি, বিকৃতি এবং তাপে রূপান্তরিত করে যখন সাবস্ট্রেট বা পূর্বে জমা হওয়া কণার সাথে আঘাত করা হয়।
মাঠের ছবিতে ৫৫০°C তাপমাত্রায় MG/SUS 304 এর পরপর পাঁচটি প্রস্তুতির জন্য ব্যবহৃত ঠান্ডা স্প্রে পদ্ধতি দেখানো হয়েছে।
কণার গতিশক্তি, সেইসাথে আবরণ গঠনের সময় প্রতিটি কণার ভরবেগ, প্লাস্টিক বিকৃতি (ম্যাট্রিক্সে প্রাথমিক কণা এবং আন্তঃকণা মিথস্ক্রিয়া এবং কণার মিথস্ক্রিয়া), কঠিন পদার্থের আন্তঃকণার গিঁট, কণার মধ্যে ঘূর্ণন, বিকৃতি এবং সীমিত উত্তাপ 39 এর মতো প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অন্যান্য ধরণের শক্তিতে রূপান্তরিত করতে হবে। এছাড়াও, যদি আগত সমস্ত গতিশক্তি তাপীয় শক্তি এবং বিকৃতি শক্তিতে রূপান্তরিত না হয়, তাহলে ফলাফল হবে একটি স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ, যার অর্থ হল কণাগুলি আঘাতের পরে কেবল লাফিয়ে লাফিয়ে বেরিয়ে যায়। এটি লক্ষ্য করা গেছে যে কণা/সাবস্ট্রেট উপাদানে প্রয়োগ করা প্রভাব শক্তির 90% স্থানীয় তাপে রূপান্তরিত হয় 40। এছাড়াও, যখন প্রভাব চাপ প্রয়োগ করা হয়, তখন খুব অল্প সময়ের মধ্যে কণা/সাবস্ট্রেট যোগাযোগ অঞ্চলে উচ্চ প্লাস্টিক স্ট্রেন হার অর্জন করা হয়41,42।
প্লাস্টিক বিকৃতি সাধারণত শক্তি অপচয়ের প্রক্রিয়া হিসেবে বিবেচিত হয়, অথবা বরং বলা যায়, আন্তঃমুখ অঞ্চলে তাপ উৎস হিসেবে বিবেচিত হয়। তবে, আন্তঃমুখ অঞ্চলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি সাধারণত আন্তঃমুখ গলানোর ঘটনা বা পরমাণুর পারস্পরিক বিস্তারের উল্লেখযোগ্য উদ্দীপনার জন্য যথেষ্ট নয়। লেখকদের জানা কোনও প্রকাশনা ঠান্ডা স্প্রে কৌশল ব্যবহার করার সময় পাউডার আনুগত্য এবং স্থিরকরণের উপর এই ধাতব ভিট্রিয়াস পাউডারের বৈশিষ্ট্যের প্রভাব তদন্ত করেনি।
MG Cu50Zr20Ni30 অ্যালয় পাউডারের BFI চিত্র 12a তে দেখা যাবে, যা SUS 304 সাবস্ট্রেটে জমা হয়েছিল (চিত্র 11, 12b)। চিত্র থেকে দেখা যাচ্ছে, প্রলিপ্ত পাউডারগুলি তাদের মূল নিরাকার কাঠামো ধরে রেখেছে কারণ তাদের কোনও স্ফটিক বৈশিষ্ট্য বা জালির ত্রুটি ছাড়াই একটি সূক্ষ্ম গোলকধাঁধা কাঠামো রয়েছে। অন্যদিকে, চিত্রটি একটি বিদেশী পর্যায়ের উপস্থিতি নির্দেশ করে, যা MG-প্রলিপ্ত পাউডার ম্যাট্রিক্সে অন্তর্ভুক্ত ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা প্রমাণিত (চিত্র 12a)। চিত্র 12c অঞ্চল I (চিত্র 12a) এর সাথে সম্পর্কিত সূচিবদ্ধ ন্যানোবিম বিবর্তন প্যাটার্ন (NBDP) দেখায়। চিত্র 12c তে দেখানো হয়েছে, NBDP নিরাকার কাঠামোর একটি দুর্বল হ্যালো-বিবর্তন প্যাটার্ন প্রদর্শন করে এবং একটি স্ফটিক বৃহৎ ঘনক মেটাস্টেবল Zr2Ni ফেজ এবং একটি টেট্রাগোনাল CuO ফেজের সাথে সম্পর্কিত ধারালো দাগ সহ সহাবস্থান করে। স্প্রে বন্দুকের নজল থেকে SUS 304-এ খোলা বাতাসে সুপারসনিক প্রবাহে স্থানান্তরিত হলে পাউডারের জারণ দ্বারা CuO গঠন ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। অন্যদিকে, ধাতব কাঁচের গুঁড়োর বিচ্যুতিকরণের ফলে 550°C তাপমাত্রায় 30 মিনিটের জন্য ঠান্ডা স্প্রে চিকিত্সার পরে বৃহৎ ঘনক পর্যায় তৈরি হয়।
(a) (b) SUS 304 সাবস্ট্রেটে জমা হওয়া MG পাউডারের FE-HRTEM চিত্র (চিত্রের ইনসেট)। (a) তে দেখানো গোলাকার প্রতীকের NBDP সূচক (c) তে দেখানো হয়েছে।
বৃহৎ ঘন Zr2Ni ন্যানো পার্টিকেল গঠনের এই সম্ভাব্য প্রক্রিয়াটি পরীক্ষা করার জন্য, একটি স্বাধীন পরীক্ষা করা হয়েছিল। এই পরীক্ষায়, SUS 304 সাবস্ট্রেটের দিকে 550°C তাপমাত্রায় একটি অ্যাটোমাইজার থেকে পাউডার স্প্রে করা হয়েছিল; তবে, অ্যানিলিং প্রভাব নির্ধারণের জন্য, যত তাড়াতাড়ি সম্ভব SUS304 স্ট্রিপ থেকে পাউডারগুলি সরানো হয়েছিল (প্রায় 60 সেকেন্ড)। আরও একটি পরীক্ষা চালানো হয়েছিল যেখানে প্রয়োগের প্রায় 180 সেকেন্ড পরে সাবস্ট্রেট থেকে পাউডারটি সরানো হয়েছিল।
চিত্র ১৩ক, খ-এ স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (STEM) ডার্ক ফিল্ড (DFI) চিত্র দেখানো হয়েছে যেখানে SUS 304 সাবস্ট্রেটে যথাক্রমে 60 সেকেন্ড এবং 180 সেকেন্ডের জন্য জমা দুটি স্পুটারড পদার্থ রয়েছে। 60 সেকেন্ডের জন্য জমা করা পাউডার ছবিতে রূপগত বিবরণের অভাব রয়েছে, যা বৈশিষ্ট্যহীনতা দেখায় (চিত্র 13ক)। XRD-এর মাধ্যমেও এটি নিশ্চিত করা হয়েছে, যা দেখায় যে এই পাউডারগুলির সামগ্রিক গঠন নিরাকার ছিল, যেমন চিত্র 14ক-এ দেখানো বিস্তৃত প্রাথমিক এবং গৌণ বিবর্তন শিখর দ্বারা নির্দেশিত। এটি মেটাস্টেবল/মেসোফেজ অবক্ষেপের অনুপস্থিতি নির্দেশ করে, যেখানে পাউডারটি তার মূল নিরাকার কাঠামো ধরে রাখে। বিপরীতে, একই তাপমাত্রায় (550°C) জমা হওয়া কিন্তু 180 সেকেন্ডের জন্য সাবস্ট্রেটে রেখে দেওয়া পাউডারটি ন্যানোসাইজড শস্যের জমা দেখায়, যেমন চিত্র 13খ-এ তীরগুলি দেখায়।