Dankon pro vizito de Nature.com.La retumila versio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS.Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu kongruecreĝimon en Internet Explorer).Dume, por certigi daŭran subtenon, ni montros la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Biofilmoj estas grava komponento en la disvolviĝo de kronikaj infektoj, precipe kiam medicinaj aparatoj estas implikitaj. Ĉi tiu problemo prezentas grandegan defion al la medicina komunumo, ĉar normaj antibiotikoj povas nur elradikigi biofilmojn en tre limigita mezuro. Malhelpi biofilmformadon kaŭzis la evoluon de diversaj tegmetodoj kaj novaj materialoj. Ĉi tiuj metodoj celas kovri surfacojn en tia maniero, kiu enhavas vitraaliaj alojoj precipe tiujn biotitan formadon, kiuj enhavas biofilmajn alojojn. metaloj, aperis kiel idealaj kontraŭmikrobaj tegaĵoj. Samtempe, la uzo de malvarma ŝprucaĵteknologio pliiĝis, ĉar ĝi estas taŭga metodo por prilaborado de temperaturo-sentemaj materialoj. Parto de la celo de ĉi tiu studo estis evoluigi novan kontraŭbakterian filmon metalan vitron kunmetitan de ternara Cu-Zr-Ni uzante mekanikajn alojajn teknikojn. malaltaj temperaturoj.Substratoj kovritaj per metala vitro povis signife redukti biofilmformadon je almenaŭ 1 ŝtipo kompare kun neoksidebla ŝtalo.
Laŭlonge de la homa historio, iu ajn socio povis desegni kaj antaŭenigi la enkondukon de novaj materialoj kiuj plenumas siajn specifajn postulojn, kio rezultigis plibonigitan agadon kaj rangon en tutmondigita ekonomio1. Ĝi ĉiam estis atribuita al la homa kapablo evoluigi materialojn kaj fabrikajn ekipaĵojn kaj dezajnojn por fabrikado kaj karakterizado de materialoj por atingi gajnojn en sano, edukado, industrio, ekonomio, kulturo kaj aliaj kampoj sendepende de iu lando aŭ regiono, sendepende de iu lando aŭ regiono.2 Dum 60 jaroj, materialsciencistoj dediĉis grandan parton de sia tempo al koncentriĝo al unu grava zorgo: la serĉado de novaj kaj avangardaj materialoj.Lastatempaj esploroj koncentriĝis pri plibonigo de la kvalito kaj rendimento de ekzistantaj materialoj, same kiel sintezi kaj inventi tute novajn specojn de materialoj.
La aldono de alojaj elementoj, la modifo de la materiala mikrostrukturo kaj la aplikado de termikaj, mekanikaj aŭ termomekanikaj prilaboraj teknikoj rezultigis signifajn plibonigojn en la mekanikaj, kemiaj kaj fizikaj ecoj de diversaj diversaj materialoj. Krome, ĝis nun neaŭditaj kunmetaĵoj estis sukcese sintezitaj ĉe ĉi tiu punkto. Ĉi tiuj persistaj klopodoj estigis novan, kolektivan materialon konatan en la familio de progresintaj materialoj. , nanotuboj, kvantumpunktoj, nul-dimensiaj, amorfaj metalaj okulvitroj kaj alt-entropiaj alojoj estas nur kelkaj ekzemploj de altnivelaj materialoj enkondukitaj en la mondon ekde la mezo de la lasta jarcento. Kiam oni fabrikas kaj disvolvas novajn alojojn kun superaj propraĵoj, ĉu en la fina produkto aŭ en la mezaj stadioj de ĝia produktado, la problemo de malekvilibro estas ofte aldonita de nova ekvilibra klaso-rezulto de nova ekvilibra fabrikado de teknikoj al nova ekvilibro. tablo-alojoj, konataj kiel metalaj glasoj, estis malkovritaj.
Lia laboro ĉe Caltech en 1960 alportis revolucion en la koncepto de metalaj alojoj kiam li sintezis vitreca Au-25 je.% Si-alojoj rapide solidigante likvaĵojn je preskaŭ miliono da gradoj je sekundo 4.La malkovrokazaĵo de la profesoro Pol Duwezs ne nur anoncis la komencon de la historio de metalaj vitroj (MG), sed ankaŭ kondukis al la maniero de studi alojoj pri metalaj okulvitroj. es en la sintezo de MG-alojoj, preskaŭ ĉiuj metalaj vitroj estis produktitaj tute uzante unu el la sekvaj metodoj;(mi) rapida solidiĝo de la fandado aŭ vaporo, (ii) atommalordo de la krado, (iii) solidsubstancaj amorfigaj reagoj inter puraj metalelementoj, kaj (iv) solidsubstancaj transiroj de metastabilaj fazoj.
MG-oj distingiĝas per sia manko de la longdistanca atoma ordo asociita kun kristaloj, kiu estas difina karakterizaĵo de kristaloj. En la hodiaŭa mondo, granda progreso estis farita en la kampo de metala vitro. Ili estas novaj materialoj kun interesaj ecoj kiuj interesas ne nur en solidsubstanca fiziko, sed ankaŭ en metalurgio, surfaca kemio kaj diversaj aliaj metalaj trajtoj de biologio kaj materialoj distingaj kampoj de solida kampo. , farante ĝin interesa kandidato por teknologiaj aplikoj en diversaj kampoj.Ili havas kelkajn gravajn ecojn;(i) alta mekanika ductilidad kaj cedebleco, (ii) alta magneta permeablo, (iii) malalta trudebleco, (iv) nekutima koroda rezisto, (v) temperatursendependeco La konduktiveco de 6,7.
Mekanika alojo (MA)1,8 estas relative nova tekniko, unue enkondukita en 19839 de Prof-o CC Kock kaj kolegoj.Ili preparis amorfajn Ni60Nb40-pulvorojn muelante miksaĵon de puraj elementoj ĉe ĉirkaŭaj temperaturoj tre proksimaj al ĉambra temperaturo.Tipe, la reago MA estas efektivigita inter disvastiga kuplado de la reakciantaj materialaj pulvoroj en reaktoro, kutime farita el neoksidebla ŝtalo en pilkmuelilon 10 (Fig. 1a, b). Ekde tiam, ĉi tiu meĥanike induktita solidsubstanca reakcia tekniko estis uzata por prepari novajn amorfa/metalaj vitralojaj pulvoroj uzante malaltajn energiojn (Fig. 1c,12,11,13,11,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1; 5 , 16.Aparte, ĉi tiu metodo estis uzata por prepari nemikseblajn sistemojn kiel Cu-Ta17, same kiel altajn fandpunktojn alojojn kiel Al-transirajn metalajn sistemojn (TM; Zr, Hf, Nb kaj Ta)18,19 kaj Fe-W20 , kiuj ne povas esti akiritaj per konvenciaj preparitineroj. Krome, MA estas konsiderata kiel unu el la plej potencaj nanoteknologiaj prepariloj el la industria nanoskalo. nanokunmetitaj pulvoraj partikloj de metalaj oksidoj, karbidoj, nitruroj, hidridoj, karbonaj nanotuboj, nanodiamantoj, Same kiel larĝa stabiligo per desupra alproksimiĝo 1 kaj metastabila stadioj.
Skemo montranta la fabrikada metodo uzata por prepari Cu50(Zr50−xNix) metalan vitron (MG) tegaĵo/SUS 304 en ĉi tiu studo. (a) Preparado de MG-alojpulvoroj kun malsamaj Ni-koncentriĝoj x (x; 10, 20, 30 kaj 40 at.%) uzante malaltenergian pilkan muelan teknikon. en gantujo plenigita per He-atmosfero.(c) Travidebla modelo de la muelanta vazo ilustranta pilkmoviĝon dum muelado.La fina produkto de la pulvoro akirita post 50 horoj estis uzata por kovri la SUS 304-substraton uzante la malvarman ŝprucmetodon (d).
Kiam temas pri pograndaj materialaj surfacoj (substratoj), surfaca inĝenierado implikas la dezajnon kaj modifon de surfacoj (substratoj) por disponigi certajn fizikajn, kemiajn kaj teknikajn kvalitojn ne enhavitajn en la origina pogranda materialo. Kelkaj ecoj, kiuj povas esti efike plibonigitaj per surfacaj traktadoj, inkluzivas abrazioreziston, oksidadon kaj korodan reziston, koeficienton de frotado, bio-inertecon, plibonigon de la elektra inerteco kaj la kvalito de elektra inerteco kaj plibonigo de kvalito. per uzado de metalurgiaj, mekanikaj aŭ kemiaj teknikoj.Kiel konata procezo, tegaĵo estas simple difinita kiel unuopa aŭ multoblaj tavoloj de materialo artefarite deponita sur la surfaco de groca objekto (substrato) farita el alia materialo.Tiel, tegaĵoj estas uzataj parte por atingi iujn deziratajn teknikajn aŭ ornamajn ecojn, same kiel por protekti materialojn kontraŭ atendataj kemiaj kaj fizikaj interagoj23.
Por deponi taŭgajn surfacprotektajn tavolojn kun dikecoj kiuj iras de kelkaj mikrometroj (sub 10-20 mikrometroj) ĝis pli ol 30 mikrometroj aŭ eĉ kelkaj milimetroj, multaj metodoj kaj teknikoj povas esti aplikataj. Ĝenerale, tegprocezoj povas esti dividitaj en du kategoriojn: (i) malsekaj tegmetodoj, inkluzive de elektroplatado, senelektrokovrita kaj galvana metodo, inkluzive de varma, senelektra tegaĵo kaj galvano-metodo. alfrontanta , fizika vapordemetado (PVD), kemia vapordemetado (CVD), termika ŝprucaĵo teknikoj kaj pli lastatempe malvarma ŝprucaĵo teknikoj 24 (Fig. 1d).
Biofilmoj estas difinitaj kiel mikrobaj komunumoj, kiuj estas neinversigeble ligitaj al surfacoj kaj ĉirkaŭitaj de memproduktitaj eksterĉelaj polimeroj (EPS). Superficie matura biofilmformado povas kaŭzi signifajn perdojn en multaj industriaj sektoroj, inkluzive de la nutraĵa industrio, akvosistemoj kaj sanaj medioj. En homoj, kiam biofilmoj formiĝas, pli ol 80% de kazoj de mikrobaj infektoj estas malfacile trakteblaj (inkluzive de Stafikacoj). krome, maturaj biofilmoj estis raportitaj kiel 1000-oble pli rezistemaj al antibiotika traktado kompare kun planktonaj bakteriaj ĉeloj, kio estas konsiderata kiel grava terapia defio. Antimikrobaj surfacaj tegmaterialoj derivitaj de konvenciaj organikaj komponaĵoj estas historie uzataj. Kvankam tiaj materialoj ofte enhavas toksajn komponantojn, kiuj estas eble riskaj por homoj, ĝi povas helpi eviti materialan transdonon25,26.
La ĝeneraligita rezisto de bakterioj al antibiotikaj traktadoj pro biofilmformado kaŭzis la bezonon evoluigi efikan kontraŭmikrobian membran-tegitan surfacon, kiu povas esti sekure aplikata27.La evoluo de fizika aŭ kemia kontraŭ-adhera surfaco al kiu bakteriaj ĉeloj estas malhelpitaj ligi kaj konstrui biofilmojn pro adhero estas la unua aliro en ĉi tiu procezo27. bezonataj, en tre koncentritaj kaj tajloritaj kvantoj. Ĉi tio estas atingita per disvolvado de unikaj tegaĵoj kiel grafeno/germanio28, nigra diamanto29 kaj ZnO-dopataj diamant-similaj karbonaj tegaĵoj30 kiuj estas imunaj kontraŭ bakterioj, teknologio kiu maksimumigas Toksecon kaj rezistan disvolviĝon pro biofilma formado estas signife reduktitaj. Aldone korpigas en surfacaj bakterioj longaj protektoj, kiuj korpigas al surfacaj bakterioj. iĝas pli popularaj.Kvankam ĉiuj tri proceduroj kapablas produkti kontraŭmikrobajn efikojn sur kovritaj surfacoj, ili ĉiu havas sian propran aron de limigoj, kiujn oni devas konsideri dum disvolvado de aplikaj strategioj.
Produktoj nuntempe sur la merkato estas malhelpitaj de nesufiĉa tempo por analizi kaj testi protektajn tegaĵojn por biologie aktivaj ingrediencoj.Firmaoj asertas, ke iliaj produktoj provizos uzantojn kun dezirindaj funkciaj aspektoj;tamen, ĉi tio estis malhelpo al la sukceso de produktoj nuntempe sur la merkato.Kunmetaĵoj derivitaj el arĝento estas uzataj en la granda plimulto de antimikrobaj terapioj nun haveblaj al konsumantoj.Ĉi tiuj produktoj estas evoluigitaj por protekti uzantojn de la eble danĝeraj efikoj de mikroorganismoj.La malfrua kontraŭmikroba efiko kaj rilata tokseco de arĝentaj kunmetaĵoj pliigas la premon sur esploristoj por disvolvi tutmondajn kontraŭmikrobajn laborojn. endome kaj ekstere ankoraŭ pruviĝas esti timiga tasko. Ĉi tio estas pro la rilataj riskoj al kaj sano kaj sekureco. Malkovri antimikrobian agenton kiu estas malpli damaĝa al homoj kaj eltrovi kiel korpigi ĝin en tegaĵosubstratojn kun pli longa konservodaŭro estas tre serĉata celo38.La plej novaj kontraŭmikrobaj kaj kontraŭ-filmaj materialoj estas desegnitaj por liberigi rektajn bakteriojn aŭ kontraŭ-biofilmajn materialojn estas desegnitaj aŭ per la rekta kontakto de biofilmaj bakterioj. faru tion malhelpante komencan bakterian adheron (inkluzive de kontraŭagado de la formado de proteintavolo sur la surfaco) aŭ senvivigante bakteriojn interrompante la ĉelan muron.
Fundamente, surfaca tegaĵo estas la procezo de meti alian tavolon sur la surfacon de komponento por plibonigi surfacrilatajn kvalitojn. La celo de surfaca tegaĵo estas adapti la mikrostrukturon kaj/aŭ konsiston de la proksima surfaca regiono de la komponento39.Surfacaj tegaĵoj povas esti dividitaj en malsamajn metodojn, kiuj estas resumitaj en Fig. krei la tegaĵon.
(a) Inset montranta la ĉefajn fabrikajn teknikojn uzatajn por la surfaco, kaj (b) elektitajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn de la malvarma ŝprucaĵtekniko.
Malvarma ŝprucaĵteknologio kunhavas multajn similecojn kun konvenciaj termikaj ŝprucaĵmetodoj. Tamen, ekzistas ankaŭ iuj ŝlosilaj fundamentaj propraĵoj kiuj faras la malvarman ŝprucaĵprocezon kaj malvarmajn ŝprucmaterialojn precipe unikaj. Malvarma ŝprucaĵteknologio estas ankoraŭ en sia infanaĝo, sed havas brilan estontecon. En iuj aplikoj, la unikaj propraĵoj de malvarma ŝprucaĵo ofertas grandajn avantaĝojn, venkante la proprajn limigojn de tipaj termikaj ŝprucaĵaj metodoj, kiu provizas signifajn limojn de tradiciaj termikaj ŝprucaĵaj metodoj por superi la tradiciajn metodojn. estu fandita por deponi sur la substraton. Evidente, ĉi tiu tradicia tega procezo ne taŭgas por tre temperatur-sentemaj materialoj kiel nanokristaloj, nanopartikloj, amorfaj kaj metalaj glasoj40, 41, 42. Krome, termikaj ŝprucaĵaj tegmaterialoj ĉiam montras altajn nivelojn de poreco kaj oksidoj. , (ii) fleksebleco en substrataj teg-elektoj, (iii) foresto de faza transformo kaj grenkresko, (iv) alta ligoforto1,39 (Fig.2b).Krome, malvarmaj ŝprucaĵaj tegmaterialoj havas altan korodan reziston, altan forton kaj malmolecon, altan elektran konduktivecon kaj altan densecon41.Kontraŭe al la avantaĝoj de la malvarma ŝprucaĵprocezo, ekzistas ankoraŭ iuj malavantaĝoj por uzi ĉi tiun teknikon, kiel montrite en Figuro 2b.Kiam tegaĵo puraj ceramikaj pulvoroj kiel ekzemple Al2O3, TiO2, la mano, la metodo ne povas esti uzataj ŝprucigi, ZC, ktp. ceramikaj/metalaj komponitaj pulvoroj povas esti uzataj kiel krudaj materialoj por tegaĵoj.La sama okazas por aliaj termikaj ŝprucaĵaj metodoj.Komplikaj surfacoj kaj internaj tubaj surfacoj ankoraŭ malfacilas ŝprucigi.
Konsiderante ke la nuna laboro celas uzi metalajn vitrecajn pulvorojn kiel krudajn tegmaterialojn, estas klare, ke konvencia termika ŝprucado ne povas esti uzata por tiu ĉi celo.Tio estas ĉar metalaj vitrecaj pulvoroj kristaliĝas ĉe altaj temperaturoj1.
La plej multaj el la iloj uzataj en la medicina kaj nutraĵa industrio estas faritaj el aŭstenitaj neoksideblaj alojoj (SUS316 kaj SUS304) kun kroma enhavo inter 12 kaj 20 pez% por produktado de kirurgiaj instrumentoj. Ĝenerale oni akceptas, ke la uzo de kroma metalo kiel aloja elemento en ŝtalaj alojoj povas multe plibonigi ilian norman ŝtalan alojojn, reziston al korodo, ne rezisto al korodo. elmontras signifajn kontraŭmikrobajn ecojn38,39. Ĉi tio kontrastas kun ilia alta koroda rezisto. Post tio, la disvolviĝo de infekto kaj inflamo povas esti antaŭvidita, kiu estas ĉefe kaŭzita de bakteria adhero kaj koloniigo sur la surfaco de neoksideblaj ŝtalaj biomaterialoj. Gravaj malfacilaĵoj povas aperi pro gravaj malfacilaĵoj asociitaj kun bakteria adhero kaj biofilmo, kiuj povas konduki al nerekta formado de bakterioj, kiuj povas konduki al nerekta formado de multaj vojoj, kiuj povas rekte difekti la sanon kaj biofilmon. influas homan sanon.
Ĉi tiu studo estas la unua fazo de projekto financita de la Kuvajta Fondaĵo por la Akcelo de Scienco (KFAS), Kontrakto n-ro 2010-550401, por esplori la fareblecon produkti metalajn vitrecajn Cu-Zr-Ni ternarajn pulvorojn uzante MA-teknologion (Tabelo 1) por la produktado de kontraŭbakteria filmo / SUS-protekto, pro la dua fazo de la surfaca protekto, komenciĝos en januaro 204304. ekzamenu la elektrokemiajn korodajn trajtojn kaj mekanikajn ecojn de la sistemo detale.Detalaj mikrobiologiaj testoj estos faritaj por malsamaj bakteriaj specioj.
En ĉi tiu artikolo, la efiko de Zr-aloja elemento enhavo sur vitroforma kapablo (GFA) estas diskutita surbaze de morfologiaj kaj strukturaj karakterizaĵoj. Krome, la kontraŭbakteriaj propraĵoj de la tegita metala vitro-pulvora tegaĵo/SUS304-komponaĵo ankaŭ estis diskutitaj.Furthermore, nuna laboro estis efektivigita por esplori la eblecon de struktura transformiĝo de metala vitro strukturita likva transformiĝo ene de la metala vitra likva fabrikita regiono ene de la metala vitra likva ŝprucaĵo. sistemoj.Kiel reprezentaj ekzemploj, Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr20Ni30 metalaj vitro-alojoj estis uzataj en ĉi tiu studo.
En ĉi tiu sekcio, la morfologiaj ŝanĝoj de elementaj Cu, Zr kaj Ni-pulvoroj en malaltenergia pilka muelado estas prezentitaj.Kiel ilustraj ekzemploj, du malsamaj sistemoj konsistantaj el Cu50Zr20Ni30 kaj Cu50Zr40Ni10 estos uzataj kiel reprezentaj ekzemploj.La MA-procezo povas esti dividita en tri apartajn stadiojn, kiel montrite per la figuro de la metalografia karakterizado de la figuro 3.
Metalografiaj karakterizaĵoj de mekanikaj alojaj (MA) pulvoroj akiritaj post malsamaj stadioj de pilka muelanta tempo. Kampo-emisio skananta elektronmikroskopio (FE-SEM) bildoj de MA kaj Cu50Zr40Ni10-pulvoroj akiritaj post malaltenergiaj pilkaj muelaj tempoj de 3, 12 kaj 50 h estas montritaj en (a), (c) kaj korespondaj bildoj en la sama sistemo de Cu50Zr40Ni10. Cu50Zr40Ni10-sistemo prenita post tempo estas montrita en (b), (d) kaj (f).
Dum pilkmuelado, la efika kineta energio, kiu povas esti transdonita al la metala pulvoro, estas tuŝita de la kombinaĵo de parametroj, kiel montrite en Fig. 1a. Ĉi tio inkluzivas koliziojn inter pilkoj kaj pulvoroj, kunprema tondado de pulvoro algluiĝis inter aŭ inter muelantaj amaskomunikiloj, efiko de falantaj buloj, tondo kaj eluziĝo pro ŝoko de pulvoro trapasanta amaskomunikilaron (ŝokado de pilko trapasanta amaskomunikilaron, ŝokado de pilko trapasanta amaskomunikiloj, ŝokado de pulvoro trapasanta amaskomunikilaron). Fig. 1a).Elementaj Cu, Zr, kaj Ni-pulvoroj estis severe misformitaj pro malvarma veldado en la frua stadio de MA (3 h), rezultigante grandajn pulvorajn partiklojn (>1 mm en diametro).Ĉi tiuj grandaj kunmetitaj partikloj estas karakterizitaj per la formado de dikaj tavoloj de alojaj elementoj (Cu, Zr, Ni), kiel montrite en la Fig. pliiĝo en la kineta energio de la pilkmuelilo, rezultigante la putriĝon de la komponigita pulvoro en pli fajnajn pulvorojn (malpli ol 200 µm), kiel montrite en Fig. 3c,d. En ĉi tiu etapo, la aplikata tondforto kondukas al la formado de nova metalsurfaco kun fajnaj Cu, Zr, Ni sugestaj tavoloj, kiel montrite en Fig. akas generi novajn fazojn.
Ĉe la kulmino de la MA-procezo (post 50 h), la floka metalografio estis nur malforte videbla (Fig. 3e,f), sed la polurita surfaco de la pulvoro montris spegulan metalografion. Ĉi tio signifas, ke la MA-procezo estis kompletigita kaj la kreado de ununura reakcia fazo okazis.La elementa konsisto de la regionoj indeksitaj en Fig. 3e, 3e), estis determinita per mikroskanado per elektrokampo, determinita per mikro-skanado. scopy (FE-SEM) kombinita kun energidisvastiga Rentgenfota spektroskopio (EDS) (IV).
En Tabelo 2, la elementaj koncentriĝoj de alojaj elementoj estas montritaj kiel procento de la totala pezo de ĉiu regiono elektita en Fig. 3e,f. Kiam oni komparas ĉi tiujn rezultojn kun la komencaj nominalaj komponaĵoj de Cu50Zr20Ni30 kaj Cu50Zr40Ni10 listigitaj en Tabelo 1, oni povas vidi, ke la komponadoj de ĉi tiuj du finaj produktoj havas la pli similajn valorojn por la regionaj komponantoj, pli ol la nominalaj valoroj estas listigitaj de la pli da nominalaj valoroj. d en Fig. 3e,f ne implicas signifan difekton aŭ fluktuon en la konsisto de ĉiu specimeno de unu regiono al alia. Ĉi tio estas evidentigita per la fakto, ke ne estas ŝanĝo en konsisto de unu regiono al alia. Ĉi tio montras al la produktado de homogenaj alojaj pulvoroj, kiel montrite en Tabelo 2.
FE-SEM-mikrografioj de la fina produkto Cu50(Zr50−xNix) pulvoro estis akiritaj post 50 MA-fojoj, kiel montrite en Fig. 4a–d, kie x estas 10, 20, 30 kaj 40 at.%, respektive. Post ĉi tiu muelada paŝo, la pulvoragregaĵoj pro la kamioneto deringagregaĵoj rezultas el formado de ultrafinaj partioj en formado de partioj rezultas de la amasoj de la kamioneto. intervalante de 73 ĝis 126 nm, kiel montrite en Figuro 4.
Morfologiaj trajtoj de Cu50(Zr50−xNix) pulvoroj akiritaj post MA tempo de 50 h. Por la sistemoj Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, la FE-SEM-bildoj de la pulvoroj akiritaj post 50, (a) kaj (b) estas respektive montritaj post 50, (a) kaj (b), (a) kaj (b).
Antaŭ ol ŝarĝi la pulvorojn en malvarman ŝprucaĵon, ili unue estis sonikataj en analitika etanolo dum 15 minutoj kaj poste sekigitaj je 150 °C dum 2 horoj. Ĉi tiu paŝo devas esti farita por sukcese kontraŭbatali aglomeradon, kiu ofte kaŭzas multajn signifajn problemojn dum la tegprocezo. Post kiam la MA-procezo estis kompletigita, pliaj karakterizaĵoj de la alogeneco estis efektivigita por esplori la alogenecon. FE-SEM-mikrografaĵoj kaj la respondaj EDS-bildoj de la Cu, Zr kaj Ni alojaj elementoj de la Cu50Zr30Ni20 alojo akirita post 50 h de M-tempo, respektive. Oni devas rimarki, ke la alojaj pulvoroj produktitaj post ĉi tiu paŝo estas homogenaj ĉar ili ne montras ajnajn komponajn fluktuojn preter la sub-nanometra nivelo, kiel montrite en Figuro 5.
Morfologio kaj loka elementa distribuo de MG Cu50Zr30Ni20-pulvoro akirita post 50 MA-fojoj per FE-SEM/energio-disvastiga X-radia spektroskopio (EDS). (a) SEM kaj X-radia EDS-mapado de (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα kaj (d) Ni-Kα bildoj.
La XRD-ŝablonoj de meĥanike alojitaj Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 kaj Cu50Zr20Ni30-pulvoroj akiritaj post MA tempo de 50 h estas montritaj en Fig. 6a–d, respektive. Post ĉi tiu etapo de muelado, ĉiuj specimenoj kun malsamaj disvastigaj ŝablonoj montritaj en disvastiĝo-strukturoj montras.
XRD-ŝablonoj de (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 kaj (d) Cu50Zr20Ni30-pulvoroj post MA tempo de 50 h.Ĉiuj specimenoj sen escepto montris aŭreoloan disvastigan ŝablonon, kio implicas la formadon de amorfa fazo.
Kampa emisio alt-rezolucia dissenda elektrona mikroskopio (FE-HRTEM) estis uzata por observi strukturajn ŝanĝojn kaj kompreni la lokan strukturon de la pulvoroj rezultantaj de pilka muelado en malsamaj MA-tempoj.FE-HRTEM-bildoj de la pulvoroj akiritaj post la fruaj (6 h) kaj meza (18 h) stadioj de muelado por Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 kaj Cu50Zr30Ni20 al la hela kampa bildo (BFI) de la pulvoro produktita post MA​​ 6 h, la pulvoro estas kunmetita de grandaj grajnoj kun bone difinitaj limoj de la elementoj fcc-Cu, hcp-Zr kaj fcc-Ni, kaj estas neniu signo, ke la reakcia fazo formiĝis, kiel montrite en Fig. 7a. Plie, la diferencaj ŝablonoj de la meza regiono prenita korelaciis de la meza regiono elektita de la dif-regiono. aga ŝablono (Fig. 7b), indikante la ĉeeston de grandaj kristalitoj kaj la foreston de reaktiva fazo.
Loka struktura karakterizado de MA-pulvoro akirita post fruaj (6 h) kaj meza (18 h) stadioj. (a) Kampa emisio alt-rezolucia dissenda elektrona mikroskopio (FE-HRTEM), kaj (b) la responda elektita areo-difrakta ŝablono (SADP) de Cu50Zr30Ni20-pulvoro post MA-traktado dum 6 h. ).
Kiel montrite en Fig. 7c, etendi la MA-daŭron al 18 h rezultigis severajn kraddifektojn kombinitajn kun plasta deformado.Dum ĉi tiu meza etapo de la MA-procezo, la pulvoro elmontras diversajn difektojn, inkluzive de stakado-difektoj, kradaj difektoj kaj punktaj difektoj (Figuro 7). 7c).
La loka strukturo de Cu50Z30Ni20-pulvoro muelita dum 36 h MA tempo havas la formadon de ultrafajnaj nanograjnoj enigitaj en amorfa fajna matrico, kiel montrite en Fig. 8a. Loka EDS-analizo indikis, ke tiuj nanogrupoj montritaj en Fig. 8a estis asociitaj kun neprilaborita Cu, Zr kaj Ni-pulvora enhavo en la sama tempo, la matrico fluktuita de la matrico aloj de la sama tempo 3 elementoj. areon) al ~74 je.% (riĉa areo), indikante la formadon de heterogenaj produktoj. Krome, la respondaj SADP-oj de la pulvoroj akiritaj post muelado en ĉi tiu etapo montras aŭreo-difuzajn primarajn kaj malĉefajn ringojn de amorfa fazo, interkovrantaj kun akraj punktoj asociitaj kun tiuj krudaj alojaj elementoj, kiel montrite en Fig. 8b.
Preter 36 h-Cu50Zr30Ni20-pulvoro nanoskala lokaj strukturaj trajtoj. (a) Brila kampa bildo (BFI) kaj responda (b) SADP de Cu50Zr30Ni20-pulvoro akirita post muelado dum 36 h MA tempo.
Proksime de la fino de la MA-procezo (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;10, 20, 30 kaj 40 je.% pulvoroj senescepte havas labirintan amorfa fazan morfologion kiel montrite en Fig. 9a–d. En la responda SADP de ĉiu komponado, nek punkt-similaj difraktoj nek akraj ringoformaj ŝablonoj povus esti detektitaj. Ĉi tio indikas ke neniu neprocesita metalo estas ĉeestanta, sed prefere aloforma metalo estas korelacia. ted SADPoj montrantaj aŭreoldisvastigpadronojn ankaŭ estis utiligitaj kiel indico por la evoluo de amorfaj fazoj en la finprodukta materialo.
Loka strukturo de la fina produkto de la sistemo MG Cu50 (Zr50−xNix). FE-HRTEM kaj korelaciaj nanotrabaj difraktopadronoj (NBDP) de (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 kaj (d) Cu50Zr20Ni30 kaj (d) Cu50Zr20Ni30 kaj (d) Cu50Zr20Ni30 akirita post 15 Cu50Z de MA.
La termika stabileco de la vitra transirtemperaturo (Tg), submalvarmigita likva regiono (ΔTx) kaj kristaliĝtemperaturo (Tx) kiel funkcio de Ni-enhavo (x) de la amorfa Cu50(Zr50−xNix) sistemo estis esplorita uzante diferencigan skanan Kalorimetrion (DSC) de trajtoj sub He-gasfluo. r10Ni40 amorfaj alojpulvoroj akiritaj post MA tempo de 50 h estas montritaj en Fig. 10a, b, e, respektive. Dum la DSC-kurbo de amorfa Cu50Zr20Ni30 estas montrita aparte en Fig. 10c. Dume, la Cu50Zr30Ni20 specimeno estas montrita en °C en Fig. 700.
Termika stabileco de Cu50(Zr50−xNix) MG-pulvoroj akiritaj post MA-tempo de 50 h, kiel indeksita per vitrotransirtemperaturo (Tg), kristaliĝtemperaturo (Tx), kaj submalvarmigita likva regiono (ΔTx). Diferenciala skananta kalorimetro (DSC) termogramoj de (a) Cu50Zr40Zr40Nic200, Cu50Zr40Nic200, Cu50Zr40, Cu500Zr40, Cu500Zr400, Cu50Zr40 0Ni30 kaj (e) Cu50Zr10Ni40 MG alojopulvoroj post MA tempo de 50 h.La rentgen-difrakto (XRD) ŝablono de la Cu50Zr30Ni20 specimeno varmigita al ~700 °C en DSC estas montrita en (d).
Kiel montrite en Figuro 10, la DSC-kurboj de ĉiuj kunmetaĵoj kun malsamaj Ni-koncentriĝoj (x) indikas du malsamajn kazojn, unu endoterma kaj la alia eksoterma.La unua endoterma okazaĵo egalrilatas al Tg, dum la dua rilatas al Tx.La horizontala interspacregiono kiu ekzistas inter Tg kaj Tx estas nomita la submalvarmigita likva regiono (ΔTx = La rezultoj de Tx = Tx10 montras ke Tg = Tx 0 = Tx 0 ). 0 specimeno (Fig. 10a), metita je 526 °C kaj 612 °C, ŝanĝas la enhavon (x) al 20 je.% direkte al la malalta temperaturo-flanko de 482 °C kaj 563 °C kun pliiĝanta Ni enhavo (x), respektive, kiel montrite en Figuro 10b.Sekve, la ΔTx de 40a 860Zr de 40a 860Zr °C malgrandiĝas 1 °C por Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Por la MG Cu50Zr40Ni10-alojo, oni ankaŭ observis, ke la valoroj de Tg, Tx kaj ΔTx malpliiĝis al la nivelo de 447 °C, 526 °C kaj 79 °C (Fig. 10b). .En kontrasto, la Tg-valoro (507 °C) de la alojo MG Cu50Zr20Ni30 estas pli malalta ol tiu de la alojo MG Cu50Zr40Ni10;tamen, ĝia Tx montras kompareblan valoron al la unua (612 °C). Sekve, ΔTx elmontras pli altan valoron (87 °C), kiel montrite en Fig. 10c.
La sistemo MG Cu50(Zr50−xNix), prenante la alojon MG Cu50Zr20Ni30 kiel ekzemplon, kristaliĝas tra akra eksoterma pinto en la kristalajn fazojn de fcc-ZrCu5, ortorhombic-Zr7Cu10 kaj ortorhombic-ZrNi (Fig. MG-provaĵo (Fig. 10d), kiu estis varmigita al 700 °C en DSC.
Figuro 11 montras fotojn prenitajn dum la malvarma ŝprucaĵprocezo efektivigita en la nuna laboro. En ĉi tiu studo, la metalaj vitrosimilaj pulvoraj partikloj sintezitaj post MA tempo de 50 h (prenante Cu50Zr20Ni30 kiel ekzemplon) estis uzataj kiel kontraŭbakteriaj krudaĵoj, kaj la neoksidebla ŝtala plato (SUS304) estis kovrita de la malvarma ŝprucaĵa teknologio, ĉar la plej malvarma ŝprucaĵa teknologio estis elektita en la plej malvarma ŝprucaĵa teknologio. efika metodo en la termika ŝprucaĵo-serio kaj povas esti uzata por metalaj metastabilaj temperaturo-sentemaj materialoj kiel amorfaj kaj nanokristalaj pulvoroj, kiuj ne estas submetataj al fazaj transiroj. Ĉi tio estas la ĉefa faktoro en elektado de ĉi tiu metodo. La malvarma ŝprucaĵo estas efektivigita per uzado de alt-rapidecaj partikloj, kiuj konvertas la kinetan energion de la eroj en plastan deformadon, deponante la substraton kaj varmegan deformadon, deponante la substraton kaj antaŭan efikon.
Kampaj fotoj montras la malvarman ŝprucproceduron uzatan por kvin sinsekvaj preparoj de MG-tegaĵo/SUS 304 je 550 °C.
La kineta energio de la partikloj, kaj tiel la impeto de ĉiu partiklo en la tegformacio, devas esti konvertita en aliajn formojn de energio per mekanismoj kiel plasta deformado (komenca partiklo kaj partiklo-interagoj en la substrato kaj partiklo interagoj), malplenoj Firmiĝo, partiklo-partiklorotacio, streĉo kaj finfine varmo 39. Plie, la tuta energio estas transformita en kina energio kaj varmo, se ne plie, estas transformita en energio kaj varmo. elasta kolizio, kio signifas, ke la partikloj simple resaltas post trafo.Oni atentigis, ke 90% de la efikenergio aplikita al la partiklo/substrata materialo estas konvertita en lokan varmegon 40 .Krome, kiam efikstreĉo estas aplikata, altaj plastaj streĉiĝoj estas atingitaj en la kontaktopartiklo/substrata regiono en tre mallonga tempo41,42.
Plasta deformado estas ĝenerale konsiderata kiel procezo de energia disipado, aŭ pli specife, varmofonto en la intervizaĝa regiono. Tamen, la temperaturo plialtiĝo en la intervizaĝa regiono kutime ne sufiĉas por produkti intervizaĝan fandadon aŭ signife antaŭenigi atoman interdifuzon. Neniu publikigo konata al la aŭtoroj esploras la efikon de la propraĵoj de ĉi tiuj metalaj vitrecaj pulvoroj okazas kiam aliĝo kaj pulvora metodo estas uzataj sur malvarma demetaĵo.
La BFI de MG Cu50Zr20Ni30 aloja pulvoro povas esti vidita en Fig. 12a, kiu estis kovrita sur SUS 304 substrato (Fig. 11, 12b). Kiel videblas de la figuro, la tegitaj pulvoroj konservas sian originan amorfan strukturon ĉar ili havas delikatan labirintan strukturon aŭ indikas la labirintan strukturon sen la ĉeesto de aliaj difektoj. ekstera fazo, kiel sugestas nanopartikloj korpigitaj en la MG-tegita pulvormatrico (Fig. 12a).Figuro 12c prezentas la indeksitan nanoradian difraktopadronon (NBDP) asociitan kun regiono I (Figuro 12a).Kiel montrite en Fig. 12c, NBDP elmontras malfortan aŭreolo-disvastigan strukturon kaj kunekzistajn kunformajn strukturojn de zformaj disvastaĵoj kun ko-ekzistantaj kunformaj strukturoj kun ko-ekzistantaj Z. r2Ni metastabila plus tetragonal CuO-fazo.La formado de CuO povas esti atribuita al la oksigenado de la pulvoro dum vojaĝado de la cigaredingo de la ŝprucpafilo al SUS 304 en la subĉiela aero sub supersona fluo.Aliflanke, la devitriĝo de la metalaj vitrecaj pulvoroj atingis la formadon de grandaj kubaj traktado-fazoj post 535000 °C je malvarma ŝprucaĵo.
(a) FE-HRTEM-bildo de MG-pulvoro kovrita sur (b) SUS 304-substrato (enmeto de figuro). La indekso NBDP de la cirkla simbolo montrita en (a) estas montrita en (c).
Por kontroli ĉi tiun eblan mekanismon por la formado de grandaj kubaj Zr2Ni nanopartikloj, sendependa eksperimento estis farita.En ĉi tiu eksperimento, la pulvoroj estis ŝprucita de ŝprucpafilo je 550 °C en la direkto de la SUS 304 substrato;tamen, por pliklarigi la anneadan efikon de la pulvoroj, ili estis forigitaj de la SUS304-strio kiel eble plej rapide (ĉirkaŭ 60 sekundoj).Alia aro da eksperimentoj estis efektivigita, en kiu pulvoro estis forigita de la substrato ĉirkaŭ 180 sekundoj post deponado.
Figuroj 13a,b montras malhelajn kampajn bildojn (DFI) akiritajn per skanado de dissenda elektrona mikroskopio (STEM) de du ŝprucitaj materialoj deponitaj sur SUS 304-substratoj respektive dum 60 s kaj 180 s. La pulvora bildo deponita dum 60 sekundoj havas neniun morfologian detalon, montrante nekaraktecon (Fig. 13a, kiu ankaŭ estis konfirmita de ĉi tiuj XRD, la strukturo estis konfirmita de ĉi tiuj ĝeneralaj strukturoj). morfa, kiel indikas la larĝaj primaraj kaj sekundaraj difrakto-maksimumoj montritaj en Figuro 14a.Ĉi tiuj indikas la foreston de metastabila/mezofaza precipitaĵo, kie la pulvoro konservas sian originan amorfan strukturon.En kontrasto, la pulvoro ŝprucita je la sama temperaturo (550 °C), sed lasita sur la substrato dum 180 s de grajnoj, montrita per la sago de grajnoj, montrita per nano-3 la sago de la precipitaĵo de grajnoj indikis. .