Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tacaíocht teoranta CSS ag an leagan brabhsálaí atá in úsáid agat.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, cuirfimid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Is gné thábhachtach iad bithscannáin i bhforbairt ionfhabhtuithe ainsealacha, go háirithe nuair a thagann sé le feistí leighis.Cruthaíonn an fhadhb seo dúshlán ollmhór don phobal leighis, mar ní féidir le gnáthantaibheathaigh bithscannáin a mhilleadh ach go pointe an-teoranta.Mar thoradh ar chosc ar fhoirmiú bithscannán tá forbairt modhanna sciath éagsúla agus ábhair nua.Tá sé mar aidhm ag na teicníochtaí seo dromchlaí a chóta ar bhealach a chuireann cosc ​​ar fhoirmiú bithscannáin.Tá cóimhiotal vitreous miotail, go háirithe iad siúd a bhfuil miotail chopair agus tíotáiniam iontu, tar éis éirí ina bratuithe frithmhiocróbacha idéalach.Ag an am céanna, tá méadú tagtha ar úsáid na teicneolaíochta spraeála fuar toisc gur modh oiriúnach é chun ábhair íogair teochta a phróiseáil.Cuid de sprioc an taighde seo ná scannán nua antibacterial gloine mhiotalacha a fhorbairt comhdhéanta de Cu-Zr-Ni trínártha ag baint úsáide as teicnící cóimhiotalaithe meicniúla.Úsáidtear an púdar sféarúil a chomhdhéanann an táirge deiridh mar amhábhar le haghaidh spraeáil fuar ar dhromchlaí cruach dhosmálta ag teocht íseal.Bhí foshraitheanna brataithe gloine miotail in ann foirmiú biofilm a laghdú go suntasach trí logáil 1 ar a laghad i gcomparáid le cruach dhosmálta.
Le linn stair an duine, bhí sochaí ar bith in ann tabhairt isteach ábhar nua a fhorbairt agus a chur chun cinn chun a riachtanais shonracha a chomhlíonadh, rud a d'eascair táirgiúlacht mhéadaithe agus rangú i ngeilleagar domhandaithe1.Tá sé curtha i leith i gcónaí ar chumas an duine ábhair agus trealamh déantúsaíochta a dhearadh, chomh maith le dearaí chun ábhair a mhonarú agus a thréithriú chun sláinte, oideachas, tionscal, eacnamaíocht, cultúr agus réimsí eile a bhaint amach ó thír nó réigiún amháin go ceann eile.Déantar dul chun cinn a thomhas beag beann ar thír nó réigiún2.Le 60 bliain, chaith eolaithe ábhar go leor ama ar phríomhthasc amháin: cuardach a dhéanamh ar ábhair nua agus ardchéime.Dhírigh taighde le déanaí ar cháilíocht agus ar fheidhmíocht na n-ábhar atá ann cheana féin a fheabhsú, chomh maith le cineálacha ábhar nua a shintéisiú agus a chumadh.
Tá feabhas suntasach tagtha ar airíonna meicniúla, ceimiceacha agus fisiceacha na n-ábhar éagsúla de bharr na n-eilimintí cóimhiotalacha a chur leis, modhnú microstructure an ábhair agus cur i bhfeidhm modhanna cóireála teirmeach, meicniúla nó teirmeicniúla.Ina theannta sin, rinneadh comhdhúile anaithnid go dtí seo a shintéisiú go rathúil.De bharr na n-iarrachtaí leanúnacha seo tá líon nua ábhar nuálach ar a dtugtar Ard-Ábhair2.Is samplaí iad nanaicriostalach, nanacháithníní, nanaifeadáin, poncanna chandamach, gloiní miotalacha nialasacha, éagruthacha, agus cóimhiotail ard-eantrópachta d'ábhair chun cinn atá le feiceáil ar fud an domhain ó lár an chéid seo caite.I ndéantúsaíocht agus forbairt cóimhiotail nua le hairíonna feabhsaithe, sa táirge deiridh agus sna céimeanna idirmheánacha dá tháirgeadh, is minic a chuirtear fadhb an neamhchothromaithe.Mar thoradh ar theicnící déantúsaíochta nua a thabhairt isteach a cheadaíonn diallais shuntasacha ón gcothromaíocht, thángthas ar aicme iomlán nua de chóimhiotail mheitibileach, ar a dtugtar gloiní miotalacha.
Rinne a chuid oibre ag Caltech i 1960 coincheap na gcóimhiotal miotail a réabhlóidiú nuair a shintéisigh sé Au-25 ag.% Si cóimhiotail ghloine trí leachtanna a sholadú go tapa ag beagnach milliún céim sa soicind.4 Ní hamháin gur chuir fionnachtain an Ollaimh Paul Duves tús le stair spéaclaí miotail (MS), ach d'eascair athrú paradigm freisin ar an gcaoi a smaoiníonn daoine ar chóimhiotail miotail.Ó rinneadh an chéad taighde ceannródaíoch ar shintéis chóimhiotail MS, fuarthas beagnach gach gloine mhiotalacha go hiomlán trí úsáid a bhaint as ceann amháin de na modhanna seo a leanas: (i) soladú tapa an leá nó an ghal, (ii) neamhord laitíse adamhach, (iii) imoibrithe éagruthaithe soladstaide idir eilimintí miotalacha íon agus (iv) trasdulta soladacha de chéimeanna metastable.
Déantar idirdhealú a dhéanamh ar MGanna toisc nach bhfuil ord adamhach fadraoin ann a bhaineann le criostail, ar saintréith shainithe na criostail é.Sa domhan nua-aimseartha, tá dul chun cinn mór déanta i réimse na gloine mhiotalacha.Is ábhair nua iad seo a bhfuil airíonna suimiúla acu a bhfuil spéis acu, ní hamháin le haghaidh fisice soladach stáit, ach freisin le haghaidh miotalóireacht, ceimic dromchla, teicneolaíocht, bitheolaíocht, agus go leor réimsí eile.Tá airíonna éagsúla ag an gcineál ábhar nua seo ó mhiotail chrua, rud a fhágann go bhfuil sé ina iarrthóir suimiúil d'iarratais teicneolaíochta i réimsí éagsúla.Tá roinnt airíonna tábhachtacha acu: (i) insínteacht mheicniúil ard agus neart toraidh, (ii) tréscaoilteacht mhaighnéadach ard, (iii) coercivity íseal, (iv) friotaíocht neamhghnách creimthe, (v) neamhspleáchas teochta.Seoltacht 6.7.
Is modh sách nua é cóimhiotalú meicniúil (MA)1,8, a thug an tOllamh KK Kok agus a chomhghleacaithe isteach den chéad uair i 19839.Tháirg siad púdair Ni60Nb40 éagruthach trí mheascán d'eilimintí íon a mheilt ag teocht chomhthimpeallach an-ghar do theocht an tseomra.De ghnáth, déantar an t-imoibriú MA idir nascáil idirleata de phúdair imoibreáin in imoibreoir, déanta as cruach dhosmálta de ghnáth, isteach i muileann liathróid.10 (Fíor 1a, b).Ó shin i leith, baineadh úsáid as an modh imoibrithe soladstaide seo atá spreagtha go meicniúil chun púdair nua cóimhiotail gloine éagruthacha/mhiotalacha a ullmhú ag baint úsáide as muilte liathróid íseal (Fíor 1c) agus ardfhuinnimh agus muilte slaite11,12,13,14,15,16.Go háirithe, baineadh úsáid as an modh seo chun córais dho-mheasctha a ullmhú mar Cu-Ta17 chomh maith le cóimhiotail ardphointí leáphointe, mar shampla córais Al-transition metal (TM, Zr, Hf, Nb agus Ta) 18,19 agus córais Fe-W20., nach féidir a fháil trí úsáid a bhaint as gnáthmhodhanna cócaireachta.Ina theannta sin, meastar gurb é MA ceann de na huirlisí nanaitheicneolaíochta is cumhachtaí le haghaidh táirgeadh nana-cháithníní púdar nanocrystalline agus nana-chomhchodacha d'ocsaídí miotail, cairbídí, nítrídídí, hidrídí, nanafeadáin charbóin, nanodiamonds, chomh maith le cobhsú leathan ag baint úsáide as cur chuige ón mbarr anuas.1 agus céimeanna metastable.
Scéimreach a thaispeánann an modh monaraithe a úsáideadh chun an sciath mhiotalacha Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 a ullmhú sa staidéar seo.(a) Púdair chóimhiotail MC a ullmhú le tiúchain éagsúla Ni x (x; 10, 20, 30, agus 40 at.%) ag baint úsáide as an modh muilleoireachta liathróid ísealfhuinnimh.(a) Déantar an t-ábhar tosaigh a luchtú isteach i sorcóir uirlisí mar aon le liathróidí cruach uirlisí agus (b) séalaithe i mbosca lámhainní atá líonta le hatmaisféar He.(c) Múnla trédhearcach den soitheach meilt a léiríonn gluaiseacht na liathróide le linn meilt.Baineadh úsáid as an táirge púdar deiridh a fuarthas tar éis 50 uair an chloig chun an tsubstráit SUS 304 (d) a spraeáil fuar (d).
Maidir le dromchlaí mórchóir (foshraitheanna), baineann innealtóireacht dromchla le dearadh agus modhnú dromchlaí (foshraitheanna) chun airíonna fisiceacha, ceimiceacha agus teicniúla áirithe a sholáthar nach bhfuil sa bhunábhar mórchóir.I measc cuid de na hairíonna is féidir a fheabhsú go héifeachtach trí chóireáil dromchla tá abrasion, ocsaídiú agus friotaíocht creimeadh, comhéifeacht frithchuimilte, bithinertness, airíonna leictreacha agus insliú theirmeach, gan ach cúpla a ainmniú.Is féidir cáilíocht an dromchla a fheabhsú trí mhodhanna metallurgical, meicniúla nó ceimiceacha.Mar phróiseas aitheanta go maith, sainmhínítear an sciath mar shraith amháin nó níos mó d'ábhar a chuirtear i bhfeidhm go saorga ar dhromchla réad mórchóir (foshraith) déanta as ábhar eile.Mar sin, úsáidtear bratuithe go páirteach chun airíonna teicniúla nó maisiúla inmhianaithe a bhaint amach, chomh maith le hábhair a chosaint ó idirghníomhaíochtaí ceimiceacha agus fisiceacha a bhfuiltear ag súil leo leis an gcomhshaol23.
Is féidir modhanna agus teicnící éagsúla a úsáid chun sraitheanna cosanta oiriúnacha a chur i bhfeidhm ó chúpla micriméadar (faoi bhun 10-20 micriméadar) go dtí níos mó ná 30 micriméadar nó fiú roinnt milliméadar i dtiús.Go ginearálta, is féidir próisis brataithe a roinnt ina dhá chatagóir: (i) modhanna sciath fliuch, lena n-áirítear leictreaphlátála, leictreaphlátála, agus galbhánú te-tumtha, agus (ii) modhanna brataithe tirim, lena n-áirítear sádráil, aghaidh chrua, sil-leagan fisiceach gaile (PVD).), sil-leagan ceimiceach gaile (CVD), teicnící spraeála teirmeacha, agus teicnící spraeála fuar le déanaí 24 (Fíor 1d).
Sainmhínítear bithscannáin mar phobail mhiocróbacha atá ceangailte go dochúlaithe le dromchlaí agus timpeallaithe ag polaiméirí eischeallacha féin-tháirgthe (EPS).D'fhéadfadh caillteanais shuntasacha a bheith mar thoradh ar fhoirmiú bithscannán atá aibí thar a bheith aibí i go leor tionscail, lena n-áirítear próiseáil bia, córais uisce, agus cúram sláinte.I ndaoine, le foirmiú biofilms, tá sé deacair níos mó ná 80% de chásanna ionfhabhtuithe miocróbach (lena n-áirítear Enterobacteriaceae agus Staphylococci).Ina theannta sin, tuairiscíodh go bhfuil bithscannáin aibí 1000 uair níos resistant do chóireáil antaibheathach i gcomparáid le cealla baictéarach planctónach, a mheastar a bheith ina dhúshlán mór teiripeach.Go stairiúil, baineadh úsáid as ábhair bhrataithe dromchla frithmhiocróbacha a dhíorthaítear ó chomhdhúile orgánacha coitianta.Cé go mbíonn comhpháirteanna tocsaineacha go minic in ábhair den sórt sin a d’fhéadfadh a bheith díobhálach do dhaoine,25,26 is féidir leis seo cuidiú le tarchur baictéarach agus díghrádú ábhair a sheachaint.
Mar thoradh ar fhriotaíocht bhaictéarach fhorleathan ar chóireáil antaibheathach de bharr foirmiú bithscannáin tá gá le dromchla brataithe membrane frithmhiocróbach éifeachtach a fhorbairt ar féidir a chur i bhfeidhm go sábháilte27.Is é an chéad chur chuige sa phróiseas seo ná dromchla fisiceach nó ceimiceach frithghreamaitheach a fhorbairt nach féidir le cealla baictéaracha ceangal leis agus bithscannáin a fhoirmiú de bharr greamaitheachta27.Is é an dara teicneolaíocht bratuithe a fhorbairt a sheachadann ceimiceáin fhrithmhiocróbacha go díreach nuair a bhíonn gá leo, i gcainníochtaí an-dlúth agus sainoiriúnaithe.Baintear é seo amach trí ábhair bhrataithe uathúla a fhorbairt mar bhratuithe carbóin graphene/germanium28, diamaint dhubh29 agus ZnO30-dópáilte atá frithsheasmhach in aghaidh baictéir, teicneolaíocht a uasmhéadaíonn forbairt tocsaineachta agus frithsheasmhachta de bharr foirmiú bithscannáin.Ina theannta sin, tá bratuithe ina bhfuil ceimiceáin germicidal a sholáthraíonn cosaint fadtéarmach i gcoinne éilliú baictéarach ag éirí níos coitianta.Cé go bhfuil na trí nós imeachta in ann gníomhaíocht fhrithmhiocróbach a dhéanamh ar dhromchlaí brataithe, tá a shraith teorainneacha féin ag gach ceann acu ar cheart a chur san áireamh agus straitéis iarratais á forbairt.
Cuirtear bac ar na táirgí atá ar an margadh faoi láthair mar gheall ar an easpa ama chun bratuithe cosanta a anailísiú agus a thástáil le haghaidh comhábhair atá gníomhach go bitheolaíoch.Maíonn cuideachtaí go gcuirfidh a gcuid táirgí na gnéithe feidhmiúla atá ag teastáil ar fáil d'úsáideoirí, áfach, tá sé seo ina chonstaic ar rathúlacht na dtáirgí atá ar an margadh faoi láthair.Úsáidtear comhdhúile a dhíorthaítear ó airgead i bhformhór mór na n-ábhar frithmhiocróbach atá ar fáil do thomhaltóirí faoi láthair.Tá na táirgí seo deartha chun úsáideoirí a chosaint ar nochtadh do mhiocrorgánaigh a d’fhéadfadh a bheith díobhálach.Méadaíonn an éifeacht fhrithmhiocróbach mhoillithe agus an tocsaineacht ghaolmhar comhdhúile airgid an brú ar thaighdeoirí rogha eile nach bhfuil chomh díobhálach a fhorbairt36,37.Is dúshlán i gcónaí é sciath frithmhiocróbach domhanda a oibríonn laistigh agus lasmuigh a chruthú.Tagann sé seo le rioscaí sláinte agus sábháilteachta gaolmhara.Is sprioc go mór é a lorg oibreán frithmhiocróbach nach ndéanann an dochar céanna do dhaoine agus a fháil amach conas é a ionchorprú i bhfoshraitheanna brataithe a bhfuil seilfré níos faide acu38.Tá na hábhair fhrithmhiocróbacha agus antaibheathacha is déanaí deartha chun baictéir a mharú ag raon gar, trí theagmháil dhíreach nó tar éis scaoileadh an oibreáin ghníomhach.Is féidir leo é seo a dhéanamh trí chosc a chur ar greamaitheacht baictéarach tosaigh (lena n-áirítear cosc ​​a chur ar fhoirmiú ciseal próitéine ar an dromchla) nó trí bhaictéir a mharú trí chur isteach ar an mballa cille.
Go bunúsach, is é an sciath dromchla an próiseas a bhaineann le ciseal eile a chur i bhfeidhm ar dhromchla comhpháirte chun tréithe an dromchla a fheabhsú.Is é an cuspóir atá le bratú dromchla ná micreastruchtúr agus/nó comhdhéanamh réigiún gar-dhromchla comhpháirt a athrú39.Is féidir modhanna sciath dromchla a roinnt i modhanna éagsúla, a bhfuil achoimre orthu i bhFíor 2a.Is féidir bratuithe a roinnt i gcatagóirí teirmeacha, ceimiceacha, fisiceacha agus leictriceimiceach ag brath ar an modh a úsáidtear chun an sciath a chruthú.
(a) Inset a thaispeánann na príomhtheicnící monaraithe dromchla, agus (b) buntáistí agus míbhuntáistí roghnaithe an mhodha spraeála fuar.
Tá mórán i bpáirt ag teicneolaíocht spraeála fuar le teicnící spraeála teirmeacha traidisiúnta.Mar sin féin, tá roinnt príomh-airíonna bunúsacha ann freisin a fhágann go bhfuil an próiseas spraeála fuar agus ábhair spraeála fuar go háirithe uathúil.Tá teicneolaíocht spraeála fuar fós ina thús, ach tá todhchaí iontach aige.I gcásanna áirithe, cuireann airíonna uathúla spraeáil fuar buntáistí móra, rud a sháraíonn teorainneacha na dteicnící spraeála teirmeacha traidisiúnta.Sáraíonn sé teorainneacha suntasacha na teicneolaíochta spraeála teirmeach traidisiúnta, ina gcaithfear an púdar a leá chun a thaisceadh ar fhoshraith.Ar ndóigh, níl an próiseas sciath traidisiúnta seo oiriúnach d'ábhair íogaire an-teocht, mar shampla nanocrystals, nanoparticles, gloiní éagruthacha agus mhiotalacha40, 41, 42. Ina theannta sin, tá ardleibhéal porosity agus ocsaídí i gcónaí ag ábhair sciath spraeála teirmeach.Tá go leor buntáistí suntasacha ag teicneolaíocht spraeála fuar thar theicneolaíocht spraeála teirmeach, mar shampla (i) ionchur teasa íosta don tsubstráit, (ii) solúbthacht maidir le sciath an tsubstráit a roghnú, (iii) gan aon chlaochlú céime agus fás gráin, (iv) neart ardghreamaithe1 .39 (Fíor 2b).Ina theannta sin, tá friotaíocht ard creimeadh, ard-neart agus cruas, seoltacht leictreach ard agus dlús ard41 ag ábhair sciath spraeála fuar.In ainneoin na buntáistí a bhaineann leis an bpróiseas spraeála fuar, tá roinnt míbhuntáistí fós ag an modh seo, mar a thaispeántar i bhFíor 2b.Nuair a bhíonn púdair ceirmeacha íon á bratú, mar shampla Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, etc., ní féidir an modh spraeála fuar a úsáid.Ar an láimh eile, is féidir púdair ilchodacha ceirmeacha/miotail a úsáid mar amhábhair le haghaidh bratuithe.Baineann an rud céanna le modhanna spraeála teirmeacha eile.Tá sé deacair fós dromchlaí deacra agus taobh istigh píopaí a spraeáil.
Ag cur san áireamh go bhfuil an obair atá ann faoi láthair dírithe ar úsáid púdair vitreous miotalacha mar ábhair tosaithe do bhratuithe, is léir nach féidir spraeáil theirmeach traidisiúnta a úsáid chun na críche seo.Tá sé seo mar gheall ar an bhfíric go criostalaíonn púdair vitreous miotalacha ag teochtaí arda1.
Déantar an chuid is mó de na hionstraimí a úsáidtear sna tionscail leighis agus bia ó chóimhiotail cruach dhosmálta austenític (SUS316 agus SUS304) le cion cróimiam de 12 go 20 wt.% le haghaidh táirgeadh ionstraimí máinliachta.Glactar leis go ginearálta gur féidir le húsáid miotail cróimiam mar eilimint chóimhiotail i gcóimhiotail chruach feabhas suntasach a dhéanamh ar fhriotaíocht creimeadh cóimhiotail chruach caighdeánach.In ainneoin a bhfriotaíocht ard creimeadh, níl airíonna frithmhiocróbacha suntasacha ag cóimhiotail cruach dhosmálta38,39.Tá sé seo i gcodarsnacht lena friotaíocht ard creimeadh.Tar éis sin, is féidir forbairt ionfhabhtaithe agus athlasadh a thuar, atá go príomha mar gheall ar greamaitheacht baictéarach agus coilíniú ar dhromchla bithábhair cruach dhosmálta.D'fhéadfadh deacrachtaí suntasacha teacht chun cinn mar gheall ar na deacrachtaí suntasacha a bhaineann le greamaitheacht baictéarach agus cosáin foirmithe bithscannáin, rud a d'fhéadfadh drochshláinte a bheith mar thoradh air, rud a d'fhéadfadh go leor iarmhairtí a bheith acu a d'fhéadfadh tionchar a bheith acu go díreach nó go hindíreach ar shláinte an duine.
Is é an staidéar seo an chéad chéim de thionscadal arna mhaoiniú ag Fondúireacht Kuwait um Chur Chun Cinn na hEolaíochta (KFAS), conradh uimh.2010-550401, chun imscrúdú a dhéanamh ar fhéidearthacht púdair thrínártha gloine mhiotalacha Cu-Zr-Ni a tháirgeadh ag baint úsáide as teicneolaíocht MA (tábla).1) Chun scannán / sciath cosanta dromchla antibacterial SUS304 a tháirgeadh.Déanfaidh an dara céim den tionscadal, atá le tosú i mí Eanáir 2023, staidéar mionsonraithe ar shaintréithe creimeadh galbhán agus ar airíonna meicniúla an chórais.Déanfar tástálacha micribhitheolaíocha mionsonraithe le haghaidh cineálacha éagsúla baictéir.
Pléann an t-alt seo éifeacht ábhar cóimhiotail Zr ar chumas foirmithe gloine (GFA) bunaithe ar shaintréithe moirfeolaíocha agus struchtúracha.Ina theannta sin, pléadh freisin airíonna antibacterial an chomhdhéanta gloine miotail brataithe le púdar/SUS304.Ina theannta sin, tá obair leanúnach déanta chun imscrúdú a dhéanamh ar an bhféidearthacht go dtarlódh claochlú struchtúrach ar phúdair ghloine mhiotalacha le linn spraeáil fuar sa réigiún leacht supercooled de chórais mhiotalacha déanta as gloine.Baineadh úsáid as cóimhiotail mhiotalacha Cu50Zr30Ni20 agus Cu50Zr20Ni30 mar shamplaí ionadaíocha sa staidéar seo.
Cuireann an chuid seo i láthair na hathruithe moirfeolaíocha i bpúdair eiliminteach Cu, Zr agus Ni le linn muilleoireachta liathróid íseal-fhuinnimh.Úsáidfear dhá chóras éagsúla comhdhéanta de Cu50Zr20Ni30 agus Cu50Zr40Ni10 mar shamplaí léiriúcháin.Is féidir an próiseas MA a roinnt ina thrí chéim ar leith, mar is léir ó thréithriú metallographic an phúdair a fhaightear sa chéim meilt (Fíor 3).
Saintréithe miotalagrafaíochta púdair cóimhiotail mheicniúla (MA) a fhaightear tar éis céimeanna éagsúla de mheilt liathróid.Taispeántar íomhánna micreascópachta leictreon scanadh astaíochtaí allamuigh (FE-SEM) de phúdair MA agus Cu50Zr40Ni10 a fhaightear tar éis muilleoireacht liathróid ísealfhuinnimh ar feadh 3, 12 agus 50 uair in (a), (c) agus (e) don chóras Cu50Zr20Ni30, agus iad ar an MA céanna.Taispeántar na híomhánna comhfhreagracha den chóras Cu50Zr40Ni10 a tógadh tar éis am i (b), (d), agus (f).
Le linn muilleoireachta liathróid, déantar difear don fhuinneamh cinéiteach éifeachtach is féidir a aistriú chuig an púdar miotail trí mheascán de pharaiméadair, mar a thaispeántar i bhFíor 1a.Áirítear leis seo imbhuailtí idir liathróidí agus púdair, comhbhrú lomadh púdar greamaithe idir nó idir na meáin mheilt, tionchair ó liathróidí ag titim, lomadh agus caitheamh de bharr tarraing púdar idir na comhlachtaí gluaiseachta muileann liathróid, agus tonn turrainge ag dul trí liathróidí ag titim ag iomadú trí chultúr luchtaithe (Fig. 1a). Элементарные порошки Cu, Zr agus Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стади3 бразованию крупных частиц порошка (> 1 мм в диаметре). Rinneadh na púdair eiliminteacha Cu, Zr, agus Ni a dhífhoirmiú go mór mar gheall ar tháthú fuar ag céim luath MA (3 h), rud a d'eascair le foirmiú cáithníní púdar móra (> 1 mm trastomhas).Tá na cáithníní ilchodacha móra seo tréithrithe ag bunú sraitheanna tiubh d'eilimintí cóimhiotalach (Cu, Zr, Ni), mar a thaispeántar i bhfíor.3a, b.Mar thoradh ar mhéadú ar an am MA go 12 h (céim idirmheánach) tháinig méadú ar fhuinneamh cinéiteach an mhuilinn liathróid, rud a d'fhág go ndearnadh an púdar ilchodach a dhianscaoileadh i bpúdair níos lú (níos lú ná 200 μm), mar a thaispeántar i bhFíor 3c, cathair.Ag an gcéim seo, cruthaítear dromchla miotail nua mar thoradh ar an bhfórsa lomadh feidhmeach le sraitheanna tanaí Cu, Zr, Ni leid, mar a thaispeántar i bhFíor 3c, d.Mar thoradh ar mheilt na sraitheanna ag comhéadan na calóga, tarlaíonn imoibrithe soladach-chéim le foirmiú céimeanna nua.
Ag barr an phróisis MA (tar éis 50 h), is ar éigean a bhí miotalóireacht flake faoi deara (Fíor 3e, f), agus breathnaíodh miotalóireacht scátháin ar dhromchla snasta an phúdair.Ciallaíonn sé seo gur cuireadh an próiseas MA i gcrích agus gur cruthaíodh aon chéim imoibrithe amháin.Comhdhéanamh eiliminteach na réigiún a léirítear i bhFíoracha.Cinneadh 3e (I, II, III), f, v, vi) trí úsáid a bhaint as micreascópacht leictreoin scanadh astaíochtaí allamuigh (FE-SEM) i gcomhar le speictreascópacht X-ghathaithe scaipthe fuinnimh (EDS).(IV).
Sa tábla.Taispeántar 2 chomhchruinniú eiliminteach d’eilimintí cóimhiotalaithe mar chéatadán de mhais iomlán gach réigiúin roghnaithe i bhfíor.3e, f.Nuair a dhéantar comparáid idir na torthaí seo agus na cumadóireachta ainmniúla tosaigh Cu50Zr20Ni30 agus Cu50Zr40Ni10 a thugtar i dTábla 1, léirítear go bhfuil comhdhéanamh an dá tháirge deiridh seo an-ghar do na cumadóireachta ainmniúla.Ina theannta sin, ní thugann luachanna coibhneasta na gcomhpháirteanna do na réigiúin atá liostaithe i bhFíor 3e,f le tuiscint meath suntasach nó éagsúlacht i gcomhdhéanamh gach sampla ó réigiún amháin go réigiún eile.Is léir seo nach bhfuil aon athrú ar chomhdhéanamh ó réigiún go chéile.Léiríonn sé seo táirgeadh púdair cóimhiotail aonfhoirmeacha mar a thaispeántar i dTábla 2.
Fuarthas micreagraif FE-SEM de phúdar táirge deiridh Cu50(Zr50-xNix) tar éis 50 uair MA, mar a thaispeántar i bhFíor 4a-d, áit a bhfuil x 10, 20, 30 agus 40 ag.%, faoi seach.Tar éis an chéim mheilt seo, comhiomláin an púdar mar gheall ar éifeacht van der Waals, rud a fhágann go gcruthófar comhiomláin mhóra comhdhéanta de cháithníní ultrafine le trastomhas 73 go 126 nm, mar a thaispeántar i bhFíor 4.
Tréithe moirfeolaíocha púdair Cu50(Zr50-xNix) a fhaightear tar éis 50 uair an chloig MA.Maidir leis na córais Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, taispeántar na híomhánna FE-SEM de phúdair a fhaightear tar éis 50 MA in (a), (b), (c), agus (d), faoi seach.
Sula luchtú na púdair isteach sa friothálacha fuar spraeála, bhí siad sonicated ar dtús in eatánól grád anailíseach ar feadh 15 nóiméad agus ansin a thriomú ag 150 ° C. ar feadh 2 uair an chloig.Ní mór an chéim seo a ghlacadh chun an ceirtleán a chomhrac go rathúil, rud a fhágann go leor fadhbanna tromchúiseacha go minic sa phróiseas sciath.Tar éis an próiseas MA a chríochnú, rinneadh staidéir bhreise chun aonchineálacht na bpúdair cóimhiotail a imscrúdú.Ar fig.Taispeánann 5a–d micreagraif FE-SEM agus íomhánna comhfhreagracha EDS de na heilimintí cóimhiotail Cu, Zr agus Ni den chóimhiotal Cu50Zr30Ni20 a tógadh tar éis 50 uair M, faoi seach.Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil na púdair cóimhiotail a fhaightear tar éis an chéim seo aonchineálach, toisc nach léiríonn siad aon luaineachtaí comhdhéanamh níos faide ná an leibhéal fo-nanaiméadar, mar a thaispeántar i bhFíor 5.
Déantar moirfeolaíocht agus dáileadh áitiúil na n-eilimintí i bpúdar MG Cu50Zr30Ni20 a fhaightear tar éis 50 MA trí Speictreascópacht X-ghathaithe Scaipthe FE-SEM/Fuinnimh (EDS).(a) Íomháú SEM agus X-gha EDS de (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, agus (d) Ni-Kα.
Léirítear i bhFíor na patrúin díraonta X-gha de phúdair Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, agus Cu50Zr20Ni30 atá cóimhiotal meicniúil a fhaightear tar éis 50 uair an chloig MA.6a–d, faoi seach.Tar éis na céime meilt seo, bhí struchtúir éagruthacha ag gach sampla le tiúchain éagsúla Zr le patrúin tréithiúla idirleata halo a thaispeántar i bhFíor 6.
Patrúin díraonta X-gha de phúdair Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), agus Cu50Zr20Ni30 (d) tar éis MA ar feadh 50 h.Breathnaíodh patrún hala-idirleathadh i ngach sampla gan eisceacht, rud a léirigh foirmiú céime éagruthach.
Baineadh úsáid as micreascópacht leictreon tarchurtha astaíochtaí réimse ardtaifigh (FE-HRTEM) chun athruithe struchtúracha a urramú agus chun struchtúr áitiúil púdair a eascraíonn as muilleoireacht liathróid ag amanna MA éagsúla a thuiscint.Léirítear íomhánna púdair a fhaightear trí mhodh FE-HRTEM tar éis na céimeanna luatha (6 h) agus idirmheánacha (18 h) de mheilt púdair Cu50Zr30Ni20 agus Cu50Zr40Ni10 i bhFíor.7a, faoi seach.De réir íomhá réimse geal (BFI) an phúdar a fhaightear tar éis 6 h de MA, tá an púdar comhdhéanta de ghráin mhóra le teorainneacha soiléire na n-eilimintí fcc-Cu, hcp-Zr, agus fcc-Ni, agus níl aon chomharthaí ann maidir le foirmiú céim imoibrithe, mar a thaispeántar i bhFíor 7a.Ina theannta sin, léirigh patrún díraonta ceantair roghnaithe comhghaolaithe (SADP) a tógadh ón réigiún lár (a) patrún díraonta géar (Fíor 7b) a léirigh láithreacht criostalaithe móra agus easpa céim imoibríoch.
Saintréithe struchtúracha áitiúla an phúdar MA a fhaightear tar éis na gcéimeanna luatha (6 h) agus idirmheánacha (18 h).(a) Micreascópacht leictreon tarchurtha astaíochtaí réimse ardtaifigh (FE-HRTEM) agus (b) diffractogram limistéir roghnaithe comhfhreagrach (SADP) de phúdar Cu50Zr30Ni20 tar éis cóireála MA ar feadh 6 huaire.Taispeántar an íomhá FE-HRTEM de Cu50Zr40Ni10 a fuarthas tar éis 18 uair an chloig MA i (c).
Mar a thaispeántar i bhfíor.7c, mar thoradh ar mhéadú ar fhad MA go 18 h tháinig lochtanna laitíse tromchúiseacha i gcomhar le dífhoirmiúchán plaisteach.Ag an gcéim idirmheánach seo den phróiseas MA, tá lochtanna éagsúla le feiceáil sa phúdar, lena n-áirítear lochtanna cruachta, lochtanna laitíse, agus lochtanna pointe (Fíor 7).Is cúis leis na lochtanna seo ná ilroinnt gráinní móra feadh na dteorainneacha gránach i bhfoghráin níos lú ná 20 nm (Fíor 7c).
Tá struchtúr áitiúil an phúdar Cu50Z30Ni20 meilte ar feadh 36 h MA tréithrithe ag foirmiú nanagrain ultrafine atá leabaithe i maitrís tanaí éagruthach, mar a thaispeántar i bhFíor 8a.Léirigh anailís áitiúil ar an EMF go bhfuil na nana-chnuasaitheoirí a thaispeántar i bhFíoracha.Tá baint ag 8a le cóimhiotail púdar Cu, Zr agus Ni neamhchóireáilte.D'athraigh ábhar Cu sa mhaitrís ó ~32 ag.% (crios bocht) go ~74 ag.% (crios saibhir), rud a léiríonn bunú táirgí ilchineálacha.Ina theannta sin, taispeánann na SADPanna comhfhreagracha de na púdair a fhaightear tar éis muilleoireachta sa chéim seo fáinní céime éagruthacha halo-idirleata bunscoile agus tánaisteacha forluiteacha le pointí géara a bhaineann leis na heilimintí cóimhiotail neamhchóireáilte seo, mar a thaispeántar i bhFíor 8b.
Gnéithe struchtúracha áitiúla Nanoscale de púdar Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20.(a) Íomhá réimse gheal (BFI) agus comhfhreagrach (b) SADP de phúdar Cu50Zr30Ni20 a fhaightear tar éis muilleoireachta ar feadh 36 h MA.
Ag druidim le deireadh an phróisis MA (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, agus 40 at.% púdair, gan eisceacht, tá moirfeolaíocht labyrinthine den chéim éagruthach, mar a thaispeántar i bhFíor. .Níorbh fhéidir díraonadh pointe ná patrúin anacha ghéar a bhrath i SADS comhfhreagracha gach comhdhéanamh.Léiríonn sé seo an easpa miotail criostalach neamhchóireáilte, ach ina áit sin foirmiú púdar cóimhiotal éagruthach.Baineadh úsáid freisin as na SADPanna comhghaolmhara seo a thaispeánann patrúin idirleathadh hala mar fhianaise d'fhorbairt na gcéimeanna éagruthacha san ábhar táirge deiridh.
Struchtúr áitiúil táirge deiridh an chórais Cu50 MS (Zr50-xNix).FE-HRTEM agus patrúin díraonta nanobeam comhghaolaithe (NBDP) de (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, agus (d) Cu50Zr10Ni40 a fhaightear tar éis 50 h de MA.
Ag baint úsáide as calraiméadracht scanadh difreálach, rinneadh staidéar ar chobhsaíocht theirmeach an teocht trasdula gloine (Tg), réigiún leacht supercooled (ΔTx) agus teocht criostalaithe (Tx) ag brath ar ábhar Ni (x) sa chóras éagruthach Cu50 (Zr50-xNix).(DSC) airíonna sa sreabhadh gáis He.Taispeántar i bhFíor na cuair DSC de phúdair de chóimhiotail éagruthacha Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni10, agus Cu50Zr10Ni40 a fhaightear tar éis MA ar feadh 50 h.10a, b, e, faoi seach.Cé go léirítear cuar DSC de Cu50Zr20Ni30 éagruthach i bhFíor 10ú haois Idir an dá linn, taispeántar sampla Cu50Zr30Ni20 téite go ~700°C i DSC i bhFíor 10g.
Déantar cobhsaíocht theirmeach púdair Cu50 (Zr50-xNix) MG a fhaightear tar éis MA ar feadh 50 uair a chinneadh ag an teocht trasdula gloine (Tg), teocht criostalaithe (Tx) agus réigiún leachtach supercooled (ΔTx).Teirmeagraim de phúdair calraiméadar scanadh difreálach (DSC) de phúdair cóimhiotal Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), agus (e) Cu50Zr10Ni40 MG tar éis MA ar feadh 50 uair an chloig.Tá patrún díraonta X-gha (XRD) de shampla Cu50Zr30Ni20 téite go ~700°C i DSC léirithe in (d).
Mar a léirítear i bhFíor 10, léiríonn na cuair DSC do gach comhdhéanamh a bhfuil tiúchain nicil éagsúla (x) dhá chás dhifriúla, ceann amháin inteirmeach agus an ceann eile eisiteirmeach.Freagraíonn an chéad imeacht inteirmeach do Tg, agus baineann an dara ceann le Tx.An t-achar réise cothrománach atá idir Tg agus Tx a thugtar ar an limistéar leachta fofhuaraithe (ΔTx = Tx – Tg).Léiríonn na torthaí go n-aistríonn Tg agus Tx an tsampla Cu50Zr40Ni10 (Fíor 10a) a chuirtear ag 526°C agus 612°C an t-ábhar (x) suas go dtí 20 ag % i dtreo an taoibh ísealteochta de 482°C agus 563°C.°C le méadú ar ábhar Ni (x), faoi seach, mar a thaispeántar i bhFíor 10b.Dá bhrí sin, laghdaítear ΔTx Cu50Zr40Ni10 ó 86°С (Fíor 10a) go 81°С i gcás Cu50Zr30Ni20 (Fíor 10b).Maidir leis an gcóimhiotal MC Cu50Zr40Ni10, breathnaíodh freisin laghdú ar luachanna Tg, Tx, agus ΔTx go dtí na leibhéil 447°С, 526°С, agus 79°С (Fíor 10b).Léiríonn sé seo go dtiocfaidh laghdú ar chobhsaíocht theirmeach an chóimhiotail MS mar thoradh ar mhéadú ar ábhar Ni.Os a choinne sin, tá luach Tg (507 ° C) den chóimhiotal MC Cu50Zr20Ni30 níos ísle ná luach an chóimhiotail MC Cu50Zr40Ni10;mar sin féin, léiríonn a Tx luach atá inchomparáide leis (612 °C).Mar sin, tá luach níos airde ag ΔTx (87°C) mar a thaispeántar i bhfíor.10ú haois
Criostalaíonn córas Cu50(Zr50-xNix) MC, ag baint úsáide as cóimhiotal Cu50Zr20Ni30 MC mar shampla, trí bhuaic ghéar eisiteirmeach isteach i gcéimeanna criostalach fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, agus orthorhombic-ZrNi (Fig. 10c).Deimhníodh an t-aistriú céime seo ó éagruthach go criostalach le hanailís díraonta X-gha ar an sampla MG (Fíor 10d) a théadh go 700 ° C i DSC.
Ar fig.Taispeánann 11 grianghraif a tógadh le linn an phróisis spraeála fuar a rinneadh san obair reatha.Sa staidéar seo, baineadh úsáid as cáithníní púdar gloine miotail a shintéisíodh tar éis MA ar feadh 50 uair an chloig (ag baint úsáide as Cu50Zr20Ni30 mar shampla) mar amhábhar antibacterial, agus bhí pláta cruach dhosmálta (SUS304) brataithe le spraeála fuar.Roghnaíodh an modh spraeála fuar le haghaidh sciath sa tsraith teicneolaíochta spraeála teirmeach toisc gurb é an modh is éifeachtaí sa tsraith teicneolaíochta spraeála teirmeach nuair is féidir é a úsáid le haghaidh ábhair mhiotalacha íogaire teasa mar phúdair éagruthach agus nanocrystalline.Gan a bheith faoi réir céime.trasdulta.Is é seo an príomhfhachtóir maidir leis an modh seo a roghnú.Déantar an próiseas sil-leagan fuar ag baint úsáide as cáithníní ard-treoluas a thiontaíonn fuinneamh cinéiteach na gcáithníní go dífhoirmiú plaisteach, dífhoirmiú agus teas nuair a bhíonn tionchar acu leis an tsubstráit nó le cáithníní a taisceadh roimhe seo.
Taispeánann grianghraif allamuigh an nós imeachta spraeála fuar a úsáidtear le haghaidh cúig ullmhúchán as a chéile de MG/SUS 304 ag 550°C.
Ní mór fuinneamh cinéiteach na gcáithníní, chomh maith le móiminteam gach cáithnín le linn an sciath a fhoirmiú, a thiontú go foirmeacha eile fuinnimh trí mheicníochtaí mar dhífhoirmiú plaisteach (cáithníní bunscoile agus idirghníomhaíochtaí idircháithníneacha sa mhaitrís agus idirghníomhaíochtaí na gcáithníní), muirmhíle interstitial solad, rothlú idir cáithníní, dífhoirmiú agus téamh a theorannú 39. Ina theannta sin, más rud é nach bhfuil an fuinneamh dífhoirmithe leaisteacha ar fad, déanfar an fuinneamh dífhoirmithe leaisteacha a thiontú ina fhuinneamh agus ina fhuinneamh dífhoirmithe. rud a chiallaíonn go bhfuil na cáithníní Preab as ach tar éis imbhuailte.Tá sé tugtha faoi deara go ndéantar 90% den fhuinneamh tionchair a chuirtear ar an ábhar cáithníneach/substráit a thiontú go teas áitiúil 40 .Ina theannta sin, nuair a chuirtear strus tionchair i bhfeidhm, baintear rátaí arda brú plaisteach amach sa réigiún teagmhála cáithníní/foshraith in achar an-ghearr41,42.
De ghnáth, meastar gur próiseas diomailt fuinnimh é dífhoirmiúchán plaisteach, nó ina áit sin, mar fhoinse teasa sa réigiún interfacial.Mar sin féin, de ghnáth ní leor an méadú ar theocht sa réigiún interfacial le go dtarlódh leá interfacial nó spreagadh suntasach ar idirleathadh frithpháirteach na n-adamh.Níl aon fhoilseachán ar eolas ag na húdair tar éis imscrúdú a dhéanamh ar éifeacht airíonna na bpúdair vitreous miotalacha seo ar ghreamaitheacht agus socrú púdar a tharlaíonn nuair a úsáidtear teicnící spraeála fuar.
Is féidir an BFI de phúdar cóimhiotail MG Cu50Zr20Ni30 a fheiceáil i bhFíor 12a, a thaisceadh ar an tsubstráit SUS 304 (Fíor 11, 12b).Mar is léir ón bhfigiúr, coinníonn na púdair brataithe a struchtúr éagruthach bunaidh toisc go bhfuil struchtúr íogair labyrinth acu gan aon ghnéithe criostalach nó lochtanna laitíse.Ar an láimh eile, léiríonn an íomhá láithreacht céim choigríche, mar is léir ó na nanacháithníní atá san áireamh sa mhaitrís púdar brataithe MG (Fíor 12a).Taispeánann Figiúr 12c an patrún díraonta nanaobaim innéacsaithe (NBDP) a bhaineann le réigiún I (Fíor 12a).Mar a thaispeántar i bhfíor.12c, taispeánann NBDP patrún lag halo-idirleathadh de struchtúr éagruthach agus cómhaireachtála le spotaí géara a fhreagraíonn do chéim Zr2Ni metastable ciúbach mór criostalach móide céim Tetragonal CuO.Is féidir foirmiú CuO a mhíniú trí ocsaídiú an phúdair agus é ag bogadh ó soc an gunna spraeála go SUS 304 san aer i sreabhadh supersonach.Ar an láimh eile, mar thoradh ar dhíghalrú púdair ghloine mhiotail cruthaíodh céimeanna ciúbacha móra tar éis cóireála spraeála fuar ag 550 ° C ar feadh 30 nóiméad.
(a) Íomhá FE-HRTEM de phúdar MG arna thaisceadh ar (b) fhoshraith SUS 304 (Inset Figiúr).Taispeántar in (c) an t-innéacs NBDP den tsiombail chruinn a thaispeántar in (a).
Chun an meicníocht féideartha seo a thástáil maidir le foirmiú nanacháithníní móra ciúbach Zr2Ni, rinneadh turgnamh neamhspleách.Sa turgnamh seo, spraeáladh púdair ó adamhóir ag 550°C i dtreo an tsubstráit SUS 304;áfach, chun an éifeacht annealing a chinneadh, baineadh na púdair as an stiall SUS304 chomh tapa agus is féidir (thart ar 60 s).).Rinneadh sraith turgnaimh eile inar baineadh an púdar as an tsubstráit thart ar 180 soicind tar éis é a chur i bhfeidhm.
Léiríonn Fíoracha 13a,b íomhánna réimse dorcha (DFI) de dhá ábhar sputtered a thaisctear ar fhoshraitheanna SUS 304 ar feadh 60 s agus 180 s, faoi seach.Níl sonraí moirfeolaíocha san íomhá púdair a taisceadh ar feadh 60 soicind, rud a léiríonn easpa gné (Fíor 13a).Dheimhnigh XRD é seo freisin, a léirigh go raibh struchtúr foriomlán na bpúdair seo éagruthach, mar a léirítear ag na buaiceanna leathana díraonta bunscoile agus tánaisteacha a léirítear i bhFíor 14a.Tugann sé seo le fios nach bhfuil deascán metastable/mesophase ann, ina gcoimeádann an púdar a bhunstruchtúr éagruthach.I gcodarsnacht leis sin, léirigh an púdar a thaisceadh ag an teocht chéanna (550°C) ach a fágadh ar an tsubstráit ar feadh 180 s sil-leagan grán nana-mhéid, mar atá léirithe ag na saigheada i bhFíor 13b.