Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે જે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો તે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ ધરાવે છે.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).આ દરમિયાન, સતત સમર્થન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટને રેન્ડર કરીશું.
ક્રોનિક ચેપના વિકાસમાં બાયોફિલ્મ્સ એ એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે, ખાસ કરીને જ્યારે તે તબીબી ઉપકરણોની વાત આવે છે.આ સમસ્યા તબીબી સમુદાય માટે એક મોટો પડકાર રજૂ કરે છે, કારણ કે પ્રમાણભૂત એન્ટિબાયોટિક્સ માત્ર ખૂબ જ મર્યાદિત હદ સુધી બાયોફિલ્મનો નાશ કરી શકે છે.બાયોફિલ્મની રચનાની રોકથામ વિવિધ કોટિંગ પદ્ધતિઓ અને નવી સામગ્રીના વિકાસ તરફ દોરી ગઈ છે.આ તકનીકોનો હેતુ સપાટીને એવી રીતે કોટ કરવાનો છે જે બાયોફિલ્મની રચનાને અટકાવે છે.વિટ્રીયસ મેટલ એલોય, ખાસ કરીને કોપર અને ટાઇટેનિયમ ધાતુઓ ધરાવતા, આદર્શ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ કોટિંગ્સ બની ગયા છે.તે જ સમયે, કોલ્ડ સ્પ્રે ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ વધ્યો છે કારણ કે તે તાપમાન સંવેદનશીલ સામગ્રીની પ્રક્રિયા માટે યોગ્ય પદ્ધતિ છે.આ સંશોધનના ધ્યેયનો એક ભાગ યાંત્રિક એલોયિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને Cu-Zr-Ni ટર્નરીથી બનેલી નવી એન્ટિબેક્ટેરિયલ ફિલ્મ મેટાલિક ગ્લાસ વિકસાવવાનો હતો.ગોળાકાર પાવડર કે જે અંતિમ ઉત્પાદન બનાવે છે તેનો ઉપયોગ નીચા તાપમાને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સપાટીના ઠંડા છંટકાવ માટે કાચા માલ તરીકે થાય છે.મેટલ ગ્લાસ કોટેડ સબસ્ટ્રેટ્સ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની તુલનામાં ઓછામાં ઓછા 1 લોગ દ્વારા બાયોફિલ્મ રચનાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવામાં સક્ષમ હતા.
સમગ્ર માનવ ઈતિહાસ દરમિયાન, કોઈપણ સમાજ તેની ચોક્કસ જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે નવી સામગ્રીની રજૂઆતને વિકસાવવા અને પ્રોત્સાહન આપવા સક્ષમ રહ્યો છે, જેના પરિણામે વૈશ્વિક અર્થતંત્રમાં ઉત્પાદકતા અને રેન્કિંગમાં વધારો થયો છે.તે હંમેશા એક દેશ અથવા પ્રદેશથી બીજા દેશમાં આરોગ્ય, શિક્ષણ, ઉદ્યોગ, અર્થશાસ્ત્ર, સંસ્કૃતિ અને અન્ય ક્ષેત્રો હાંસલ કરવા માટે સામગ્રી અને ઉત્પાદન સાધનોની ડિઝાઇન કરવાની માનવ ક્ષમતા, તેમજ સામગ્રીના ઉત્પાદન અને લાક્ષણિકતાની ડિઝાઇનને આભારી છે.પ્રગતિ દેશ અથવા પ્રદેશને ધ્યાનમાં લીધા વિના માપવામાં આવે છે2.60 વર્ષથી, સામગ્રી વૈજ્ઞાનિકોએ એક મુખ્ય કાર્ય માટે ઘણો સમય ફાળવ્યો છે: નવી અને અદ્યતન સામગ્રીની શોધ.તાજેતરના સંશોધનોએ હાલની સામગ્રીની ગુણવત્તા અને કામગીરીમાં સુધારો કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, તેમજ સંશ્લેષણ અને સંપૂર્ણપણે નવા પ્રકારની સામગ્રીની શોધ કરી છે.
એલોયિંગ તત્વોના ઉમેરા, સામગ્રીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં ફેરફાર અને થર્મલ, યાંત્રિક અથવા થર્મોમિકેનિકલ સારવાર પદ્ધતિઓના ઉપયોગથી વિવિધ સામગ્રીના યાંત્રિક, રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે.વધુમાં, અત્યાર સુધી અજાણ્યા સંયોજનો સફળતાપૂર્વક સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા છે.આ સતત પ્રયાસોએ નવીન સામગ્રીના નવા પરિવારને જન્મ આપ્યો છે જે સામૂહિક રીતે અદ્યતન સામગ્રી2 તરીકે ઓળખાય છે.નેનોક્રિસ્ટલ્સ, નેનોપાર્ટિકલ્સ, નેનોટ્યુબ્સ, ક્વોન્ટમ બિંદુઓ, શૂન્ય-પરિમાણીય, આકારહીન ધાતુના ચશ્મા અને ઉચ્ચ-એન્ટ્રોપી એલોય એ અદ્યતન સામગ્રીના કેટલાક ઉદાહરણો છે જે છેલ્લા સદીના મધ્યથી વિશ્વમાં દેખાયા છે.સુધારેલ ગુણધર્મો સાથે નવા એલોયના ઉત્પાદન અને વિકાસમાં, અંતિમ ઉત્પાદન અને તેના ઉત્પાદનના મધ્યવર્તી તબક્કામાં, અસંતુલનની સમસ્યા ઘણીવાર ઉમેરવામાં આવે છે.નવી ઉત્પાદન તકનીકોની રજૂઆતના પરિણામે જે સંતુલનમાંથી નોંધપાત્ર વિચલનોને મંજૂરી આપે છે, મેટાસ્ટેબલ એલોયનો એક સંપૂર્ણ નવો વર્ગ, જેને ધાતુ ચશ્મા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, શોધવામાં આવ્યો છે.
1960માં કેલ્ટેક ખાતેના તેમના કામે ધાતુના એલોયની વિભાવનામાં ક્રાંતિ લાવી જ્યારે તેમણે એયુ-25.% સી ગ્લાસી એલોયનું સંશ્લેષણ લગભગ એક મિલિયન ડિગ્રી પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે પ્રવાહીને ઝડપથી ઘન બનાવીને કર્યું.4 પ્રોફેસર પોલ ડ્યુવ્સની શોધ માત્ર ઇતિહાસ મેટલ ચશ્મા (MS) ની શરૂઆત જ નહીં, પણ લોકો ધાતુના મિશ્ર ધાતુઓ વિશે કેવી રીતે વિચારે છે તેમાં પણ પરિવર્તન લાવી.MS એલોયના સંશ્લેષણમાં પ્રથમ પહેલું સંશોધન થયું ત્યારથી, લગભગ તમામ ધાતુના ચશ્મા નીચેની પદ્ધતિઓમાંથી એકનો ઉપયોગ કરીને સંપૂર્ણ રીતે મેળવવામાં આવ્યા છે: (i) ઓગળવું અથવા વરાળનું ઝડપી ઘનકરણ, (ii) અણુ જાળી ડિસઓર્ડર, (iii) શુદ્ધ ધાતુ તત્વો વચ્ચે ઘન-સ્થિતિ એમોર્ફાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓ અને (iv) નક્કર તબક્કાના સંક્રમણો.
MGs ને સ્ફટિકો સાથે સંકળાયેલ લાંબા-અંતરના અણુ ક્રમની ગેરહાજરી દ્વારા અલગ પાડવામાં આવે છે, જે સ્ફટિકોની નિર્ણાયક લાક્ષણિકતા છે.આધુનિક વિશ્વમાં, ધાતુના કાચના ક્ષેત્રમાં ઘણી પ્રગતિ થઈ છે.આ રસપ્રદ ગુણધર્મો ધરાવતી નવી સામગ્રી છે જે માત્ર નક્કર સ્થિતિ ભૌતિકશાસ્ત્ર માટે જ નહીં, પણ ધાતુશાસ્ત્ર, સપાટી રસાયણશાસ્ત્ર, તકનીકી, જીવવિજ્ઞાન અને અન્ય ઘણા ક્ષેત્રો માટે પણ રસ ધરાવે છે.આ નવા પ્રકારની સામગ્રીમાં એવા ગુણધર્મો છે જે સખત ધાતુઓથી અલગ છે, જે તેને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં તકનીકી એપ્લિકેશનો માટે એક રસપ્રદ ઉમેદવાર બનાવે છે.તેમની પાસે કેટલાક મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો છે: (i) ઉચ્ચ યાંત્રિક નમ્રતા અને ઉપજ શક્તિ, (ii) ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા, (iii) ઓછી બળજબરી, (iv) અસામાન્ય કાટ પ્રતિકાર, (v) તાપમાનની સ્વતંત્રતા.વાહકતા 6.7.
મિકેનિકલ એલોયિંગ (MA)1,8 એ પ્રમાણમાં નવી પદ્ધતિ છે, જે સૌપ્રથમ 19839 માં પ્રો. કે.કે. કોક અને તેમના સાથીદારો દ્વારા રજૂ કરવામાં આવી હતી.તેઓએ ઓરડાના તાપમાનની ખૂબ જ નજીકના આસપાસના તાપમાને શુદ્ધ તત્વોના મિશ્રણને ગ્રાઇન્ડીંગ કરીને આકારહીન Ni60Nb40 પાવડરનું ઉત્પાદન કર્યું.સામાન્ય રીતે, MA પ્રતિક્રિયા રિએક્ટરમાં, સામાન્ય રીતે સ્ટેનલેસ સ્ટીલથી બનેલા, બોલ મિલમાં રિએક્ટન્ટ પાઉડરના પ્રસરણ બંધન વચ્ચે કરવામાં આવે છે.10 (ફિગ. 1a, b).ત્યારથી, આ યાંત્રિક રીતે પ્રેરિત નક્કર સ્થિતિ પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિનો ઉપયોગ નીચા (ફિગ. 1c) અને ઉચ્ચ ઉર્જા બોલ મિલ્સ અને રોડ મિલ્સ 11,12,13,14,15,16 નો ઉપયોગ કરીને નવા આકારહીન/ધાતુ કાચના એલોય પાવડર તૈયાર કરવા માટે કરવામાં આવે છે.ખાસ કરીને, આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ Cu-Ta17 જેવી અવિશ્વસનીય પ્રણાલીઓ તેમજ અલ-ટ્રાન્ઝીશન મેટલ (TM, Zr, Hf, Nb અને Ta)18,19 અને Fe-W20 સિસ્ટમ્સ જેવા ઉચ્ચ ગલનબિંદુ એલોય તૈયાર કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે., જે પરંપરાગત રસોઈ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાતી નથી.વધુમાં, મેટલ ઓક્સાઇડ, કાર્બાઇડ, નાઇટ્રાઇડ્સ, હાઇડ્રાઇડ્સ, કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ, નેનોડાયમંડ્સ, તેમજ ટોપ-ડાઉન અભિગમનો ઉપયોગ કરીને વ્યાપક સ્થિરીકરણના નેનોક્રિસ્ટાલિન અને નેનોકોમ્પોઝિટ પાવડર કણોના ઔદ્યોગિક ધોરણે ઉત્પાદન માટે MA સૌથી શક્તિશાળી નેનોટેકનોલોજીકલ સાધનોમાંનું એક માનવામાં આવે છે.1 અને મેટાસ્ટેબલ તબક્કાઓ.
આ અભ્યાસમાં Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 મેટાલિક ગ્લાસ કોટિંગ તૈયાર કરવા માટે વપરાતી ફેબ્રિકેશન પદ્ધતિ દર્શાવે છે.(a) લો-એનર્જી બોલ મિલિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને Ni x (x; 10, 20, 30, અને 40 at.%) ની વિવિધ સાંદ્રતા સાથે MC એલોય પાવડરની તૈયારી.(a) પ્રારંભિક સામગ્રીને ટૂલ સ્ટીલના દડાઓ સાથે ટૂલ સિલિન્ડરમાં લોડ કરવામાં આવે છે અને (b) He વાતાવરણ ભરેલા ગ્લોવ બોક્સમાં સીલ કરવામાં આવે છે.(c) ગ્રાઇન્ડીંગ વેસલનું પારદર્શક મોડેલ ગ્રાઇન્ડીંગ દરમિયાન બોલની હિલચાલને દર્શાવે છે.50 કલાક પછી મેળવેલા અંતિમ પાવડર ઉત્પાદનનો ઉપયોગ SUS 304 સબસ્ટ્રેટ (d) ને કોલ્ડ સ્પ્રે કોટ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
જ્યારે બલ્ક મટિરિયલ સપાટીઓ (સબસ્ટ્રેટ્સ)ની વાત આવે છે, ત્યારે સપાટીના એન્જિનિયરિંગમાં ચોક્કસ ભૌતિક, રાસાયણિક અને તકનીકી ગુણધર્મો પ્રદાન કરવા માટે સપાટીઓ (સબસ્ટ્રેટ્સ) ની ડિઝાઇન અને ફેરફારનો સમાવેશ થાય છે જે મૂળ બલ્ક સામગ્રીમાં હાજર નથી.સપાટીની સારવાર દ્વારા અસરકારક રીતે સુધારી શકાય તેવા કેટલાક ગુણધર્મોમાં ઘર્ષણ, ઓક્સિડેશન અને કાટ પ્રતિકાર, ઘર્ષણના ગુણાંક, બાયોઇનર્ટનેસ, વિદ્યુત ગુણધર્મો અને થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનનો સમાવેશ થાય છે.ધાતુશાસ્ત્ર, યાંત્રિક અથવા રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા સપાટીની ગુણવત્તા સુધારી શકાય છે.જાણીતી પ્રક્રિયા તરીકે, કોટિંગને અન્ય સામગ્રીમાંથી બનાવેલ બલ્ક ઑબ્જેક્ટ (સબસ્ટ્રેટ) ની સપાટી પર કૃત્રિમ રીતે લાગુ કરવામાં આવતી સામગ્રીના એક અથવા વધુ સ્તરો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.આમ, કોટિંગ્સનો ઉપયોગ ઇચ્છિત તકનીકી અથવા સુશોભન ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરવા તેમજ પર્યાવરણ સાથે અપેક્ષિત રાસાયણિક અને ભૌતિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓથી સામગ્રીને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે.
કેટલાક માઇક્રોમીટર્સ (10-20 માઇક્રોમીટરથી નીચે) થી 30 માઇક્રોમીટરથી વધુ અથવા તો કેટલાક મિલીમીટર જાડાઈ સુધી યોગ્ય રક્ષણાત્મક સ્તરો લાગુ કરવા માટે વિવિધ પદ્ધતિઓ અને તકનીકોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.સામાન્ય રીતે, કોટિંગ પ્રક્રિયાઓને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: (i) ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને હોટ ડીપ ગેલ્વેનાઇઝિંગ સહિતની ભીની કોટિંગ પદ્ધતિઓ અને (ii) સોલ્ડરિંગ, હાર્ડફેસિંગ, ફિઝિકલ વેપર ડિપોઝિશન (PVD) સહિત ડ્રાય કોટિંગ પદ્ધતિઓ.), રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD), થર્મલ સ્પ્રે તકનીકો અને તાજેતરમાં કોલ્ડ સ્પ્રે તકનીકો 24 (આકૃતિ 1d).
બાયોફિલ્મ્સને માઇક્રોબાયલ સમુદાયો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે સપાટીઓ સાથે અફર રીતે જોડાયેલા હોય છે અને સ્વ-ઉત્પાદિત એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર પોલિમર (EPS) દ્વારા ઘેરાયેલા હોય છે.સુપરફિસિયલ રીતે પરિપક્વ બાયોફિલ્મનું નિર્માણ ફૂડ પ્રોસેસિંગ, વોટર સિસ્ટમ્સ અને હેલ્થકેર સહિતના ઘણા ઉદ્યોગોમાં નોંધપાત્ર નુકસાન તરફ દોરી શકે છે.મનુષ્યોમાં, બાયોફિલ્મની રચના સાથે, માઇક્રોબાયલ ચેપના 80% થી વધુ કેસો (એન્ટરોબેક્ટેરિયા અને સ્ટેફાયલોકોસી સહિત) ની સારવાર કરવી મુશ્કેલ છે.વધુમાં, પરિપક્વ બાયોફિલ્મ્સ પ્લાન્કટોનિક બેક્ટેરિયલ કોષોની તુલનામાં એન્ટિબાયોટિક સારવાર માટે 1000 ગણી વધુ પ્રતિરોધક હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે, જે એક મુખ્ય રોગનિવારક પડકાર માનવામાં આવે છે.ઐતિહાસિક રીતે, સામાન્ય કાર્બનિક સંયોજનોમાંથી મેળવેલી એન્ટિમાઇક્રોબાયલ સપાટી કોટિંગ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.જો કે આવી સામગ્રીમાં ઘણીવાર ઝેરી ઘટકો હોય છે જે મનુષ્ય માટે સંભવિત રીતે હાનિકારક હોય છે, 25,26 આ બેક્ટેરિયાના સંક્રમણ અને સામગ્રીના અધોગતિને ટાળવામાં મદદ કરી શકે છે.
બાયોફિલ્મની રચનાને કારણે એન્ટિબાયોટિક સારવાર માટે બેક્ટેરિયાના વ્યાપક પ્રતિકારને કારણે અસરકારક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ મેમ્બ્રેન કોટેડ સપાટી વિકસાવવાની જરૂરિયાત ઊભી થઈ છે જે સુરક્ષિત રીતે લાગુ કરી શકાય છે27.ભૌતિક અથવા રાસાયણિક વિરોધી એડહેસિવ સપાટીનો વિકાસ કે જેમાં બેક્ટેરિયલ કોષો સંલગ્નતાને કારણે બાયોફિલ્મ્સ બાંધી શકતા નથી અને રચના કરી શકતા નથી તે આ પ્રક્રિયામાં પ્રથમ અભિગમ છે27.બીજી ટેક્નોલોજી એ કોટિંગ્સ વિકસાવવાની છે જે એન્ટિમાઇક્રોબાયલ રસાયણો જ્યાં જરૂર હોય ત્યાં જ પહોંચાડે છે, ખૂબ જ કેન્દ્રિત અને અનુરૂપ માત્રામાં.ગ્રાફીન/જર્મનિયમ28, બ્લેક ડાયમંડ29 અને ZnO30-ડોપેડ હીરા જેવા કાર્બન કોટિંગ્સ કે જે બેક્ટેરિયા માટે પ્રતિરોધક છે, એક તકનીક કે જે બાયોફિલ્મ રચનાને કારણે ઝેરી અને પ્રતિકારના વિકાસને મહત્તમ કરે છે તે અનન્ય કોટિંગ સામગ્રીના વિકાસ દ્વારા આ પ્રાપ્ત થાય છે.વધુમાં, જીવાણુનાશક રસાયણો ધરાવતા કોટિંગ્સ જે બેક્ટેરિયલ દૂષણ સામે લાંબા ગાળાની સુરક્ષા પૂરી પાડે છે તે વધુને વધુ લોકપ્રિય બની રહી છે.જ્યારે તમામ ત્રણ પ્રક્રિયાઓ કોટેડ સપાટીઓ પર એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રવૃત્તિ કરવા સક્ષમ છે, ત્યારે દરેકની પોતાની મર્યાદાઓનો સમૂહ છે જે એપ્લિકેશન વ્યૂહરચના વિકસાવતી વખતે ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ.
હાલમાં બજારમાં ઉપલબ્ધ ઉત્પાદનો જૈવિક રીતે સક્રિય ઘટકો માટે રક્ષણાત્મક કોટિંગ્સનું વિશ્લેષણ અને પરીક્ષણ કરવા માટે સમયના અભાવને કારણે અવરોધે છે.કંપનીઓ દાવો કરે છે કે તેમના ઉત્પાદનો વપરાશકર્તાઓને ઇચ્છિત કાર્યાત્મક પાસાઓ પ્રદાન કરશે, જો કે, હાલમાં બજારમાં ઉપલબ્ધ ઉત્પાદનોની સફળતામાં આ અવરોધ બની ગયું છે.ચાંદીમાંથી મેળવેલા સંયોજનોનો ઉપયોગ હાલમાં ગ્રાહકો માટે ઉપલબ્ધ મોટાભાગના એન્ટિમાઇક્રોબાયલ્સમાં થાય છે.આ ઉત્પાદનો વપરાશકર્તાઓને સૂક્ષ્મ જીવોના સંભવિત નુકસાનકારક સંપર્કથી બચાવવા માટે રચાયેલ છે.વિલંબિત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અસર અને ચાંદીના સંયોજનોની સંકળાયેલ ઝેરીતા સંશોધકો પર ઓછા હાનિકારક વિકલ્પ વિકસાવવા માટે દબાણ વધારે છે36,37.અંદર અને બહાર કામ કરતી વૈશ્વિક એન્ટિમાઇક્રોબાયલ કોટિંગ બનાવવી એ એક પડકાર છે.આ સંકળાયેલ આરોગ્ય અને સલામતી જોખમો સાથે આવે છે.માનવીઓ માટે ઓછા હાનિકારક એવા એન્ટિમાઇક્રોબાયલ એજન્ટની શોધ કરવી અને લાંબા સમય સુધી શેલ્ફ લાઇફ સાથે કોટિંગ સબસ્ટ્રેટમાં તેને કેવી રીતે સમાવિષ્ટ કરવું તે શોધવું એ ધ્યેય38 પછી ખૂબ જ જરૂરી છે.નવીનતમ એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અને એન્ટિબાયોફિલ્મ સામગ્રી સીધા સંપર્ક દ્વારા અથવા સક્રિય એજન્ટના પ્રકાશન પછી બેક્ટેરિયાને નજીકના અંતરે મારવા માટે રચાયેલ છે.તેઓ પ્રારંભિક બેક્ટેરિયાના સંલગ્નતાને અટકાવીને (સપાટી પર પ્રોટીન સ્તરના નિર્માણને અટકાવવા સહિત) અથવા કોષની દિવાલમાં દખલ કરીને બેક્ટેરિયાને મારીને આ કરી શકે છે.
આવશ્યકપણે, સરફેસ કોટિંગ એ સપાટીની લાક્ષણિકતાઓને સુધારવા માટે ઘટકની સપાટી પર બીજા સ્તરને લાગુ કરવાની પ્રક્રિયા છે.સપાટીના કોટિંગનો હેતુ ઘટકની નજીકની સપાટીના વિસ્તારની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને/અથવા રચનામાં ફેરફાર કરવાનો છે.સપાટી કોટિંગ પદ્ધતિઓને વિવિધ પદ્ધતિઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેનો સારાંશ આકૃતિ 2a માં આપવામાં આવ્યો છે.કોટિંગને કોટિંગ બનાવવા માટે વપરાતી પદ્ધતિના આધારે થર્મલ, રાસાયણિક, ભૌતિક અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.
(a) મુખ્ય સપાટીની ફેબ્રિકેશન તકનીકો અને (b) કોલ્ડ સ્પ્રે પદ્ધતિના પસંદ કરેલા ફાયદા અને ગેરફાયદા દર્શાવતો એક ઇનસેટ.
કોલ્ડ સ્પ્રે ટેકનોલોજી પરંપરાગત થર્મલ સ્પ્રે તકનીકો સાથે ઘણી સામ્યતા ધરાવે છે.જો કે, ત્યાં કેટલાક મુખ્ય મૂળભૂત ગુણધર્મો પણ છે જે કોલ્ડ સ્પ્રે પ્રક્રિયા અને ઠંડા સ્પ્રે સામગ્રીને ખાસ કરીને અનન્ય બનાવે છે.કોલ્ડ સ્પ્રે ટેક્નૉલૉજી હજુ પણ પ્રારંભિક તબક્કામાં છે, પરંતુ તેનું ભવિષ્ય ઉમદા છે.કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ઠંડા છંટકાવના અનન્ય ગુણધર્મો પરંપરાગત થર્મલ છંટકાવ તકનીકોની મર્યાદાઓને દૂર કરીને, મહાન લાભો પ્રદાન કરે છે.તે પરંપરાગત થર્મલ સ્પ્રે તકનીકની નોંધપાત્ર મર્યાદાઓને દૂર કરે છે, જેમાં પાવડરને સબસ્ટ્રેટ પર જમા કરવા માટે ઓગળવું આવશ્યક છે.દેખીતી રીતે, આ પરંપરાગત કોટિંગ પ્રક્રિયા નેનોક્રિસ્ટલ્સ, નેનોપાર્ટિકલ્સ, આકારહીન અને ધાતુના ચશ્મા 40, 41, 42 જેવી ખૂબ તાપમાન સંવેદનશીલ સામગ્રી માટે યોગ્ય નથી. વધુમાં, થર્મલ સ્પ્રે કોટિંગ સામગ્રીમાં હંમેશા છિદ્રાળુતા અને ઓક્સાઇડનું ઉચ્ચ સ્તર હોય છે.કોલ્ડ સ્પ્રે ટેક્નોલોજીના થર્મલ સ્પ્રે ટેક્નોલોજી પર ઘણા નોંધપાત્ર ફાયદા છે, જેમ કે (i) સબસ્ટ્રેટમાં ન્યૂનતમ ગરમીનું ઇનપુટ, (ii) સબસ્ટ્રેટ કોટિંગ પસંદ કરવામાં લવચીકતા, (iii) કોઈ તબક્કામાં પરિવર્તન અને અનાજ વૃદ્ધિ, (iv) ઉચ્ચ એડહેસિવ તાકાત1 .39 (ફિગ. 2b).વધુમાં, કોલ્ડ સ્પ્રે કોટિંગ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ કાટ પ્રતિકાર, ઉચ્ચ શક્તિ અને કઠિનતા, ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા અને ઉચ્ચ ઘનતા 41 હોય છે.કોલ્ડ સ્પ્રે પ્રક્રિયાના ફાયદા હોવા છતાં, આ પદ્ધતિમાં હજુ પણ કેટલીક ખામીઓ છે, જેમ કે આકૃતિ 2b માં બતાવ્યા પ્રમાણે.Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, વગેરે જેવા શુદ્ધ સિરામિક પાવડરને કોટિંગ કરતી વખતે, કોલ્ડ સ્પ્રે પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી.બીજી તરફ, સિરામિક/મેટલ કમ્પોઝિટ પાવડરનો ઉપયોગ કોટિંગ માટે કાચા માલ તરીકે થઈ શકે છે.આ જ અન્ય થર્મલ છંટકાવ પદ્ધતિઓ માટે જાય છે.મુશ્કેલ સપાટીઓ અને પાઇપ આંતરિક હજુ પણ છંટકાવ મુશ્કેલ છે.
વર્તમાન કાર્ય કોટિંગ્સ માટે પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે મેટાલિક વિટ્રીયસ પાવડરનો ઉપયોગ કરવા માટે નિર્દેશિત છે તે ધ્યાનમાં લેતા, તે સ્પષ્ટ છે કે આ હેતુ માટે પરંપરાગત થર્મલ સ્પ્રેનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી.આ એ હકીકતને કારણે છે કે ધાતુના કાચના પાઉડર ઊંચા તાપમાને સ્ફટિકીકરણ કરે છે.
તબીબી અને ખાદ્ય ઉદ્યોગોમાં વપરાતા મોટા ભાગના સાધનો ઓસ્ટેનિટીક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ એલોય્સ (SUS316 અને SUS304) માંથી સર્જીકલ સાધનોના ઉત્પાદન માટે 12 થી 20 wt.% ની ક્રોમિયમ સામગ્રી સાથે બનાવવામાં આવે છે.તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે સ્ટીલ એલોયમાં એલોયિંગ તત્વ તરીકે ક્રોમિયમ ધાતુનો ઉપયોગ પ્રમાણભૂત સ્ટીલ એલોયના કાટ પ્રતિકારને નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકે છે.સ્ટેનલેસ સ્ટીલ એલોય, તેમના ઉચ્ચ કાટ પ્રતિકાર હોવા છતાં, નોંધપાત્ર એન્ટિમાઇક્રોબાયલ ગુણધર્મો ધરાવતા નથી 38,39.આ તેમના ઉચ્ચ કાટ પ્રતિકાર સાથે વિરોધાભાસી છે.તે પછી, ચેપ અને બળતરાના વિકાસની આગાહી કરવી શક્ય છે, જે મુખ્યત્વે બેક્ટેરિયલ સંલગ્નતા અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બાયોમટીરિયલ્સની સપાટી પર વસાહતીકરણને કારણે છે.બેક્ટેરિયલ સંલગ્નતા અને બાયોફિલ્મ નિર્માણના માર્ગો સાથે સંકળાયેલી નોંધપાત્ર મુશ્કેલીઓને કારણે નોંધપાત્ર મુશ્કેલીઓ ઊભી થઈ શકે છે, જે ખરાબ સ્વાસ્થ્ય તરફ દોરી શકે છે, જેના ઘણા પરિણામો હોઈ શકે છે જે માનવ સ્વાસ્થ્યને સીધી કે પરોક્ષ રીતે અસર કરી શકે છે.
આ અભ્યાસ કુવૈત ફાઉન્ડેશન ફોર ધ એડવાન્સમેન્ટ ઓફ સાયન્સ (KFAS) દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ પ્રોજેક્ટનો પ્રથમ તબક્કો છે, કરાર નં.2010-550401, MA ટેક્નોલોજી (ટેબલ)નો ઉપયોગ કરીને મેટાલિક ગ્લાસી Cu-Zr-Ni ટર્નરી પાઉડરના ઉત્પાદનની શક્યતાની તપાસ કરવા.1) SUS304 એન્ટીબેક્ટેરિયલ સરફેસ પ્રોટેક્શન ફિલ્મ/કોટિંગના ઉત્પાદન માટે.પ્રોજેક્ટનો બીજો તબક્કો, જાન્યુઆરી 2023 માં શરૂ થવાને કારણે, ગેલ્વેનિક કાટની લાક્ષણિકતાઓ અને સિસ્ટમના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો વિગતવાર અભ્યાસ કરશે.વિવિધ પ્રકારના બેક્ટેરિયા માટે વિગતવાર માઇક્રોબાયોલોજીકલ પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવશે.
આ લેખ મોર્ફોલોજિકલ અને માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓના આધારે ગ્લાસ રચના ક્ષમતા (GFA) પર Zr એલોય સામગ્રીની અસરની ચર્ચા કરે છે.વધુમાં, પાવડર કોટેડ મેટલ ગ્લાસ/SUS304 કમ્પોઝિટના એન્ટીબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મોની પણ ચર્ચા કરવામાં આવી હતી.આ ઉપરાંત, ફેબ્રિકેટેડ મેટાલિક ગ્લાસ સિસ્ટમ્સના સુપરકૂલ્ડ લિક્વિડ રિજનમાં ઠંડા છંટકાવ દરમિયાન મેટાલિક ગ્લાસ પાવડરના માળખાકીય પરિવર્તનની શક્યતાની તપાસ કરવા માટે ચાલુ કાર્ય હાથ ધરવામાં આવ્યું છે.આ અભ્યાસમાં પ્રતિનિધિ ઉદાહરણો તરીકે Cu50Zr30Ni20 અને Cu50Zr20Ni30 મેટાલિક ગ્લાસ એલોયનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
આ વિભાગ લો-એનર્જી બોલ મિલિંગ દરમિયાન એલિમેન્ટલ Cu, Zr અને Ni ના પાઉડરમાં મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારો રજૂ કરે છે.Cu50Zr20Ni30 અને Cu50Zr40Ni10 ધરાવતી બે અલગ-અલગ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ દૃષ્ટાંતરૂપ ઉદાહરણો તરીકે કરવામાં આવશે.MA પ્રક્રિયાને ત્રણ અલગ-અલગ તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેમ કે ગ્રાઇન્ડીંગ સ્ટેજ (ફિગ. 3) માં મેળવેલા પાવડરની મેટાલોગ્રાફિક લાક્ષણિકતા દ્વારા પુરાવા મળે છે.
બોલ ગ્રાઇન્ડીંગના વિવિધ તબક્કાઓ પછી મેળવેલ મિકેનિકલ એલોય (MA) ના પાઉડરની મેટલોગ્રાફિક લાક્ષણિકતાઓ.3, 12 અને 50 કલાક માટે ઓછી ઉર્જા બોલ મિલિંગ પછી મેળવેલા MA અને Cu50Zr40Ni10 પાઉડરની ફીલ્ડ એમિશન સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (FE-SEM) છબીઓ Cu50Zr20Ni30 સિસ્ટમ માટે (a), (c) અને (e) માં બતાવવામાં આવી છે, જ્યારે તે જ MA પર.સમય પછી લેવામાં આવેલ Cu50Zr40Ni10 સિસ્ટમની અનુરૂપ છબીઓ (b), (d), અને (f) માં બતાવવામાં આવી છે.
બોલ મિલિંગ દરમિયાન, ધાતુના પાવડરમાં સ્થાનાંતરિત થઈ શકે તેવી અસરકારક ગતિ ઊર્જા પરિમાણોના સંયોજનથી પ્રભાવિત થાય છે, જેમ કે ફિગ. 1a માં બતાવ્યા પ્રમાણે.આમાં દડા અને પાઉડર વચ્ચેની અથડામણ, ગ્રાઇન્ડીંગ મીડિયાની વચ્ચે અથવા તેની વચ્ચે અટવાયેલા પાવડરનું શીયર કમ્પ્રેશન, બોલ મિલના મૂવિંગ બોડી વચ્ચે પાઉડર ખેંચવાને કારણે પડતી બોલની અસર, શીયર અને વેર, અને લોડ કલ્ચર (ફિગ. 1a) દ્વારા પ્રસરી રહેલા પડતા દડાઓમાંથી પસાર થતા આઘાત તરંગનો સમાવેશ થાય છે. Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привецбокрючаку сильно деформированы порошка (> 1 mm в diaметре). એલિમેન્ટલ Cu, Zr અને Ni પાવડર MA (3 h) ના પ્રારંભિક તબક્કે ઠંડા વેલ્ડીંગને કારણે ગંભીર રીતે વિકૃત થઈ ગયા હતા, જેના કારણે મોટા પાવડર કણો (> 1 મીમી વ્યાસ) ની રચના થઈ હતી.આ મોટા સંયુક્ત કણો અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે એલોયિંગ તત્વો (Cu, Zr, Ni) ના જાડા સ્તરોની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.3a,b.MA સમય માં 12 કલાક (મધ્યવર્તી તબક્કો) નો વધારો થવાથી બોલ મિલની ગતિ ઊર્જામાં વધારો થયો, જેના કારણે સંયુક્ત પાવડર નાના પાવડર (200 μm કરતાં ઓછા) માં વિઘટિત થયો, જેમ કે ફિગ. 3c, શહેર માં બતાવ્યા પ્રમાણે.આ તબક્કે, લાગુ પડતું શીયર ફોર્સ પાતળા Cu, Zr, Ni સંકેત સ્તરો સાથે નવી ધાતુની સપાટીની રચના તરફ દોરી જાય છે, જેમ કે ફિગ. 3c, d માં બતાવ્યા પ્રમાણે.ફ્લેક્સના ઇન્ટરફેસ પર સ્તરોના ગ્રાઇન્ડીંગના પરિણામે, નવા તબક્કાઓની રચના સાથે ઘન-તબક્કાની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે.
MA પ્રક્રિયાના પરાકાષ્ઠાએ (50 કલાક પછી), ફ્લેક મેટાલોગ્રાફી ભાગ્યે જ ધ્યાનપાત્ર હતી (ફિગ. 3e, f), અને પાવડરની પોલિશ્ડ સપાટી પર મિરર મેટાલોગ્રાફી જોવા મળી હતી.આનો અર્થ એ છે કે MA પ્રક્રિયા પૂર્ણ થઈ હતી અને એક પ્રતિક્રિયા તબક્કો બનાવવામાં આવ્યો હતો.ફિગમાં દર્શાવેલ પ્રદેશોની મૂળભૂત રચના.3e (I, II, III), f, v, vi) એ એનર્જી ડિસ્પર્સિવ એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (EDS) સાથે સંયોજનમાં ફીલ્ડ એમિશન સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (FE-SEM) નો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવ્યા હતા.(IV).
કોષ્ટકમાં.અંજીરમાં પસંદ કરેલ દરેક ક્ષેત્રના કુલ સમૂહની ટકાવારી તરીકે મિશ્રિત તત્વોની 2 મૂળ સાંદ્રતા દર્શાવવામાં આવી છે.3e, f.કોષ્ટક 1 માં આપેલ Cu50Zr20Ni30 અને Cu50Zr40Ni10 ની પ્રારંભિક નજીવી રચનાઓ સાથે આ પરિણામોની સરખામણી કરવાથી એ દર્શાવે છે કે આ બે અંતિમ ઉત્પાદનોની રચનાઓ નજીવી રચનાઓની ખૂબ નજીક છે.વધુમાં, ફિગ. 3e,f માં સૂચિબદ્ધ પ્રદેશો માટેના ઘટકોના સંબંધિત મૂલ્યો એક પ્રદેશથી બીજા પ્રદેશમાં દરેક નમૂનાની રચનામાં નોંધપાત્ર બગાડ અથવા વિવિધતા સૂચવતા નથી.આ હકીકત દ્વારા પુરાવા મળે છે કે એક પ્રદેશથી બીજા પ્રદેશમાં રચનામાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.આ કોષ્ટક 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે સમાન એલોય પાવડરનું ઉત્પાદન સૂચવે છે.
Cu50(Zr50-xNix) અંતિમ ઉત્પાદન પાવડરના FE-SEM માઈક્રોગ્રાફ્સ 50 MA વખત પછી મેળવવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે ફિગ. 4a-d માં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યાં x અનુક્રમે 10, 20, 30 અને 40 છે.%.આ ગ્રાઇન્ડીંગ સ્ટેપ પછી, વાન ડેર વાલ્સ અસરને કારણે પાવડર એકત્ર થાય છે, જે આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે 73 થી 126 એનએમના વ્યાસ સાથે અલ્ટ્રાફાઇન કણો ધરાવતા મોટા એકંદરની રચના તરફ દોરી જાય છે.
Cu50(Zr50-xNix) પાઉડરની મોર્ફોલોજિકલ લાક્ષણિકતાઓ 50-કલાક MA પછી પ્રાપ્ત થાય છે.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 સિસ્ટમ્સ માટે, 50 MA પછી મેળવેલ પાવડરની FE-SEM છબીઓ અનુક્રમે (a), (b), (c), અને (d) માં બતાવવામાં આવે છે.
કોલ્ડ સ્પ્રે ફીડરમાં પાઉડર લોડ કરતા પહેલા, તેઓને પ્રથમ વિશ્લેષણાત્મક ગ્રેડ ઇથેનોલમાં 15 મિનિટ માટે સોનિકેટ કરવામાં આવ્યા હતા અને પછી 2 કલાક માટે 150 ° સે પર સૂકવવામાં આવ્યા હતા.એકત્રીકરણનો સફળતાપૂર્વક સામનો કરવા માટે આ પગલું ભરવું આવશ્યક છે, જે ઘણીવાર કોટિંગ પ્રક્રિયામાં ઘણી ગંભીર સમસ્યાઓનું કારણ બને છે.MA પ્રક્રિયા પૂર્ણ થયા પછી, એલોય પાવડરની એકરૂપતાની તપાસ કરવા માટે વધુ અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા.અંજીર પર.5a–d અનુક્રમે 50 કલાક સમય M પછી લેવામાં આવેલ Cu50Zr30Ni20 એલોયના Cu, Zr અને Ni એલોયિંગ તત્વોની FE-SEM માઈક્રોગ્રાફ્સ અને અનુરૂપ EDS છબીઓ દર્શાવે છે.એ નોંધવું જોઈએ કે આ પગલા પછી મેળવેલ એલોય પાવડર સજાતીય છે, કારણ કે તેઓ આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પેટા-નેનોમીટર સ્તરની બહાર કોઈપણ રચનાની વધઘટ દર્શાવતા નથી.
FE-SEM/એનર્જી ડિસ્પર્સિવ એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (EDS) દ્વારા 50 MA પછી મેળવેલ MG Cu50Zr30Ni20 પાવડરમાં તત્વોનું મોર્ફોલોજી અને સ્થાનિક વિતરણ.(a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, અને (d) Ni-Kα ની SEM અને X-રે EDS ઇમેજિંગ.
50-કલાક MA પછી મેળવેલા યાંત્રિક રીતે મિશ્રિત Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, અને Cu50Zr20Ni30 પાઉડરના એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન પેટર્ન ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.6a–d, અનુક્રમે.આ ગ્રાઇન્ડીંગ સ્ટેજ પછી, અલગ-અલગ Zr સાંદ્રતાવાળા તમામ નમૂનાઓ ફિગ. 6 માં દર્શાવવામાં આવેલ લાક્ષણિક પ્રભામંડળ પ્રસાર પેટર્ન સાથે આકારહીન માળખાં ધરાવે છે.
50 કલાક માટે MA પછી Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), અને Cu50Zr20Ni30 (d) પાવડરની એક્સ-રે વિવર્તન પેટર્ન.અપવાદ વિના તમામ નમૂનાઓમાં પ્રભામંડળ-પ્રસરણ પેટર્ન જોવા મળી હતી, જે આકારહીન તબક્કાની રચના સૂચવે છે.
હાઈ રિઝોલ્યુશન ફીલ્ડ એમિશન ટ્રાન્સમિશન ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી (FE-HRTEM) નો ઉપયોગ માળખાકીય ફેરફારોનું અવલોકન કરવા અને વિવિધ MA સમયે બોલ મિલિંગના પરિણામે પાઉડરની સ્થાનિક રચનાને સમજવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.Cu50Zr30Ni20 અને Cu50Zr40Ni10 પાઉડરને ગ્રાઇન્ડ કરવાના પ્રારંભિક (6 h) અને મધ્યવર્તી (18 h) તબક્કાઓ પછી FE-HRTEM પદ્ધતિ દ્વારા મેળવેલા પાવડરની છબીઓ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે.7a, અનુક્રમે.MA ના 6 કલાક પછી મેળવેલા પાવડરની બ્રાઇટ-ફીલ્ડ ઇમેજ (BFI) અનુસાર, પાવડરમાં fcc-Cu, hcp-Zr અને fcc-Ni તત્વોની સ્પષ્ટ રીતે વ્યાખ્યાયિત સીમાઓ સાથે મોટા અનાજનો સમાવેશ થાય છે, અને ફિગ. 7a માં બતાવ્યા પ્રમાણે પ્રતિક્રિયા તબક્કાની રચનાના કોઈ ચિહ્નો નથી.વધુમાં, મધ્ય પ્રદેશમાંથી લેવામાં આવેલ સહસંબંધિત પસંદ કરેલ વિસ્તાર વિવર્તન પેટર્ન (SADP) એ તીવ્ર વિવર્તન પેટર્ન (ફિગ. 7b) જાહેર કરી જે મોટા સ્ફટિકોની હાજરી અને પ્રતિક્રિયાશીલ તબક્કાની ગેરહાજરી દર્શાવે છે.
પ્રારંભિક (6 h) અને મધ્યવર્તી (18 h) તબક્કાઓ પછી મેળવેલ MA પાવડરની સ્થાનિક માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ.(a) હાઇ રિઝોલ્યુશન ફીલ્ડ એમિશન ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (FE-HRTEM) અને (b) 6 કલાક માટે MA સારવાર પછી Cu50Zr30Ni20 પાવડરનો અનુરૂપ પસંદ કરેલ વિસ્તાર ડિફ્રેક્ટોગ્રામ (SADP).18-કલાક MA પછી મેળવેલ Cu50Zr40Ni10 ની FE-HRTEM છબી (c) માં બતાવવામાં આવી છે.
ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે.7c, MA ની અવધિમાં 18 કલાકનો વધારો પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ સાથે સંયોજનમાં ગંભીર જાળી ખામી તરફ દોરી ગયો.MA પ્રક્રિયાના આ મધ્યવર્તી તબક્કે, વિવિધ ખામીઓ પાવડરમાં દેખાય છે, જેમાં સ્ટેકીંગ ફોલ્ટ્સ, જાળીની ખામીઓ અને બિંદુ ખામીઓ (ફિગ. 7) નો સમાવેશ થાય છે.આ ખામીઓ 20 nm કદ (ફિગ. 7c) કરતા નાના સબગ્રેન્સમાં અનાજની સીમાઓ સાથે મોટા અનાજના વિભાજનનું કારણ બને છે.
Cu50Z30Ni20 પાઉડરનું સ્થાનિક માળખું 36 h MA માટે મિલ્ડ કરીને આકારહીન પાતળા મેટ્રિક્સમાં જડિત અલ્ટ્રાફાઇન નેનોગ્રેન્સની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેમ કે ફિગ. 8a માં બતાવ્યા પ્રમાણે.EMF ના સ્થાનિક વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે નેનોક્લસ્ટર્સ ફિગમાં દર્શાવેલ છે.8a સારવાર ન કરાયેલ Cu, Zr અને Ni પાવડર એલોય સાથે સંકળાયેલ છે.મેટ્રિક્સમાં Cu ની સામગ્રી ~32 at.% (ગરીબ ઝોન) થી ~74 at.% (સમૃદ્ધ ઝોન) સુધી બદલાય છે, જે વિજાતીય ઉત્પાદનોની રચના સૂચવે છે.વધુમાં, આ પગલામાં મિલિંગ કર્યા પછી મેળવેલા પાઉડરના અનુરૂપ SADP એ પ્રાથમિક અને ગૌણ પ્રભામંડળ-પ્રસરણ આકારહીન તબક્કાના રિંગ્સ આ સારવાર ન કરાયેલ એલોયિંગ તત્વો સાથે સંકળાયેલા તીક્ષ્ણ બિંદુઓ સાથે ઓવરલેપિંગ દર્શાવે છે, જેમ કે ફિગ. 8b માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
બિયોન્ડ 36 h-Cu50Zr30Ni20 પાવડરની નેનોસ્કેલ સ્થાનિક માળખાકીય સુવિધાઓ.(a) બ્રાઇટ ફીલ્ડ ઇમેજ (BFI) અને અનુરૂપ (b) Cu50Zr30Ni20 પાઉડરનું SADP 36 h MA માટે મિલિંગ પછી મેળવે છે.
MA પ્રક્રિયાના અંત તરફ (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, અને 40 at.% પાવડર, અપવાદ વિના, આકારહીન તબક્કાની ભુલભુલામણી મોર્ફોલોજી ધરાવે છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.દરેક રચનાના અનુરૂપ SADS માં ન તો બિંદુ વિવર્તન અથવા તીક્ષ્ણ વલયાકાર પેટર્ન શોધી શકાયા નથી.આ સારવાર ન કરાયેલ સ્ફટિકીય ધાતુની ગેરહાજરી સૂચવે છે, પરંતુ આકારહીન એલોય પાવડરની રચના.આ સહસંબંધિત SADP પ્રભામંડળ પ્રસરણ પેટર્ન દર્શાવે છે તેનો ઉપયોગ અંતિમ ઉત્પાદન સામગ્રીમાં આકારહીન તબક્કાઓના વિકાસ માટે પુરાવા તરીકે પણ કરવામાં આવ્યો હતો.
Cu50 MS સિસ્ટમ (Zr50-xNix) ના અંતિમ ઉત્પાદનનું સ્થાનિક માળખું.(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, અને (d) Cu50Zr10Ni40 ની FE-HRTEM અને સહસંબંધિત નેનોબીમ વિવર્તન પેટર્ન (NBDP) 50 hMA પછી પ્રાપ્ત થાય છે.
વિભેદક સ્કેનિંગ કેલરીમેટ્રીનો ઉપયોગ કરીને, કાચના સંક્રમણ તાપમાન (Tg), સુપરકોલ્ડ લિક્વિડ રિજન (ΔTx) અને સ્ફટિકીકરણ તાપમાન (Tx) ની થર્મલ સ્થિરતાનો અભ્યાસ Cu50(Zr50-xNix) આકારહીન સિસ્ટમમાં Ni (x) ની સામગ્રીના આધારે કરવામાં આવ્યો હતો.He ગેસના પ્રવાહમાં (DSC) ગુણધર્મો.50 કલાક માટે MA પછી મેળવેલા Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 અને Cu50Zr10Ni40 આકારહીન એલોયના પાવડરના DSC વળાંક ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.10a, b, e, અનુક્રમે.જ્યારે આકારહીન Cu50Zr20Ni30 નું DSC વળાંક ફિગમાં અલગથી બતાવવામાં આવ્યું છે. 10મી સદી દરમિયાન, DSC માં ~700°C સુધી ગરમ કરાયેલ Cu50Zr30Ni20 નમૂનો ફિગ. 10g માં બતાવવામાં આવ્યું છે.
50 કલાક માટે MA પછી મેળવેલા Cu50(Zr50-xNix) MG પાવડરની થર્મલ સ્થિરતા કાચના સંક્રમણ તાપમાન (Tg), સ્ફટિકીકરણ તાપમાન (Tx) અને સુપરકૂલ્ડ લિક્વિડ રિજન (ΔTx) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.50 કલાક માટે MA પછી Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), અને (e) Cu50Zr10Ni40 MG એલોય પાવડરના વિભેદક સ્કેનિંગ કેલરીમીટર (DSC) પાવડરના થર્મોગ્રામ.DSC માં ~700°C સુધી ગરમ કરાયેલ Cu50Zr30Ni20 નમૂનાની એક્સ-રે વિવર્તન પેટર્ન (D) માં બતાવવામાં આવી છે.
આકૃતિ 10 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, વિવિધ નિકલ સાંદ્રતા (x) સાથેની તમામ રચનાઓ માટેના DSC વળાંકો બે અલગ-અલગ કિસ્સાઓ સૂચવે છે, એક એન્ડોથર્મિક અને અન્ય એક્ઝોથર્મિક.પ્રથમ એન્ડોથર્મિક ઘટના Tg ને અનુલક્ષે છે, અને બીજી Tx સાથે સંકળાયેલ છે.Tg અને Tx ની વચ્ચે અસ્તિત્વમાં આવેલ આડી સ્પેન વિસ્તારને સબકૂલ્ડ લિક્વિડ એરિયા (ΔTx = Tx – Tg) કહેવામાં આવે છે.પરિણામો દર્શાવે છે કે 526°C અને 612°C પર મુકવામાં આવેલ Cu50Zr40Ni10 નમૂના (Fig. 10a) ના Tg અને Tx 482°C અને 563°C ની નીચા તાપમાનની બાજુએ % પર 20 સુધી સામગ્રી (x)ને શિફ્ટ કરે છે.આકૃતિ 10b માં બતાવ્યા પ્રમાણે, અનુક્રમે વધતી Ni સામગ્રી (x) સાથે °C.પરિણામે, Cu50Zr30Ni20 (ફિગ. 10b) માટે ΔTx Cu50Zr40Ni10 86°С (ફિગ. 10a) થી 81°С સુધી ઘટે છે.MC Cu50Zr40Ni10 એલોય માટે, Tg, Tx અને ΔTx ના મૂલ્યોમાં 447°С, 526°С, અને 79°С ના સ્તરોમાં ઘટાડો પણ જોવા મળ્યો હતો (ફિગ. 10b).આ સૂચવે છે કે Ni સામગ્રીમાં વધારો MS એલોયની થર્મલ સ્થિરતામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.તેનાથી વિપરિત, MC Cu50Zr20Ni30 એલોયના Tg (507 °C) નું મૂલ્ય MC Cu50Zr40Ni10 એલોય કરતાં ઓછું છે;તેમ છતાં, તેનું Tx તેની (612 °C) સાથે તુલનાત્મક મૂલ્ય દર્શાવે છે.તેથી, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ΔTx ની ઊંચી કિંમત (87°C) છે.10મી સદી
Cu50(Zr50-xNix) MC સિસ્ટમ, ઉદાહરણ તરીકે Cu50Zr20Ni30 MC એલોયનો ઉપયોગ કરીને, fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, અને orthorhombic-ZrNi તબક્કાવાર (Figstalline) માં તીવ્ર એક્ઝોથર્મિક શિખર દ્વારા સ્ફટિકીકરણ કરે છે.આકારહીનથી સ્ફટિકમાં આ તબક્કાના સંક્રમણની પુષ્ટિ એમજી નમૂના (ફિગ. 10d) ના એક્સ-રે વિવર્તન વિશ્લેષણ દ્વારા કરવામાં આવી હતી જે DSC માં 700 °C સુધી ગરમ કરવામાં આવી હતી.
અંજીર પર.11 વર્તમાન કાર્યમાં હાથ ધરવામાં આવેલી કોલ્ડ સ્પ્રે પ્રક્રિયા દરમિયાન લેવામાં આવેલા ફોટોગ્રાફ્સ બતાવે છે.આ અભ્યાસમાં, 50 કલાક (ઉદાહરણ તરીકે Cu50Zr20Ni30 નો ઉપયોગ કરીને) MA પછી સંશ્લેષિત મેટલ ગ્લાસી પાવડર કણોનો ઉપયોગ એન્ટીબેક્ટેરિયલ કાચા માલ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો, અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્લેટ (SUS304) કોલ્ડ સ્પ્રે કોટેડ હતી.થર્મલ સ્પ્રે ટેક્નોલોજી શ્રેણીમાં કોટિંગ માટે કોલ્ડ સ્પ્રે પદ્ધતિ પસંદ કરવામાં આવી હતી કારણ કે તે થર્મલ સ્પ્રે ટેક્નોલોજી શ્રેણીમાં સૌથી કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ છે જ્યાં તેનો ઉપયોગ મેટાલિક મેટાસ્ટેબલ હીટ સેન્સિટિવ સામગ્રી જેમ કે આકારહીન અને નેનોક્રિસ્ટલાઇન પાવડર માટે કરી શકાય છે.તબક્કાને આધીન નથી.સંક્રમણોઆ પદ્ધતિ પસંદ કરવામાં આ મુખ્ય પરિબળ છે.કોલ્ડ ડિપોઝિશન પ્રક્રિયા ઉચ્ચ-વેગવાળા કણોનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે જે કણોની ગતિ ઊર્જાને પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતા, વિરૂપતા અને સબસ્ટ્રેટ અથવા અગાઉ જમા થયેલા કણોની અસર પર ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
ફિલ્ડ ફોટોગ્રાફ્સ 550°C પર MG/SUS 304 ની સતત પાંચ તૈયારીઓ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી કોલ્ડ સ્પ્રે પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
કણોની ગતિ ઊર્જા, તેમજ કોટિંગની રચના દરમિયાન દરેક કણની ગતિ, પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ (મેટ્રિક્સમાં પ્રાથમિક કણો અને આંતર-કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ), ઘન પદાર્થોની ઇન્ટર્સ્ટિશિયલ ગાંઠો, કણોના પરિભ્રમણની મર્યાદામાં, વધારામાં પરિભ્રમણ અને કણો વચ્ચેના પરિભ્રમણની મર્યાદામાં ન હોય તો. ગતિ ઊર્જા થર્મલ ઊર્જા અને વિરૂપતા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, પરિણામ સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ થશે, જેનો અર્થ છે કે કણો અસર પછી ફક્ત ઉછળી જાય છે.તે નોંધવામાં આવ્યું છે કે કણ/સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી પર લાગુ થતી અસર ઊર્જાનો 90% સ્થાનિક ગરમી 40 માં રૂપાંતરિત થાય છે.વધુમાં, જ્યારે ઇમ્પેક્ટ સ્ટ્રેસ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ખૂબ જ ટૂંકા સમયમાં 41,42માં કણ/સબસ્ટ્રેટ સંપર્ક પ્રદેશમાં ઉચ્ચ પ્લાસ્ટિક સ્ટ્રેઇન રેટ પ્રાપ્ત થાય છે.
પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતાને સામાન્ય રીતે ઊર્જાના વિસર્જનની પ્રક્રિયા તરીકે ગણવામાં આવે છે, અથવા તેના બદલે, ઇન્ટરફેસિયલ પ્રદેશમાં ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે.જો કે, ઇન્ટરફેસિયલ પ્રદેશમાં તાપમાનમાં વધારો સામાન્ય રીતે ઇન્ટરફેસિયલ ગલન અથવા અણુઓના પરસ્પર પ્રસારની નોંધપાત્ર ઉત્તેજનાની ઘટના માટે પૂરતો નથી.કોલ્ડ સ્પ્રે તકનીકોનો ઉપયોગ કરતી વખતે પાઉડરના સંલગ્નતા અને સ્થાયી થવા પર આ ધાતુના વિટ્રીયસ પાવડરના ગુણધર્મોની અસરની લેખકો માટે જાણીતા કોઈ પ્રકાશનમાં તપાસ કરવામાં આવી નથી.
MG Cu50Zr20Ni30 એલોય પાવડરનું BFI ફિગ. 12a માં જોઈ શકાય છે, જે SUS 304 સબસ્ટ્રેટ (ફિગ. 11, 12b) પર જમા કરવામાં આવ્યું હતું.આકૃતિમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, કોટેડ પાઉડર તેમની મૂળ આકારહીન રચના જાળવી રાખે છે કારણ કે તેમની પાસે કોઈપણ સ્ફટિકીય લક્ષણો અથવા જાળીની ખામી વિના નાજુક ભુલભુલામણી માળખું છે.બીજી બાજુ, છબી વિદેશી તબક્કાની હાજરી સૂચવે છે, જેમ કે એમજી-કોટેડ પાવડર મેટ્રિક્સ (ફિગ. 12a) માં સમાવિષ્ટ નેનોપાર્ટિકલ્સ દ્વારા પુરાવા મળે છે.આકૃતિ 12c પ્રદેશ I (આકૃતિ 12a) સાથે સંકળાયેલ અનુક્રમિત નેનોબીમ ડિફ્રેક્શન પેટર્ન (NBDP) દર્શાવે છે.ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે.12c, NBDP આકારહીન બંધારણની નબળી પ્રભામંડળ-પ્રસાર પેટર્ન દર્શાવે છે અને સ્ફટિકીય મોટા ઘન મેટાસ્ટેબલ Zr2Ni તબક્કા વત્તા એક ટેટ્રાગોનલ CuO તબક્કાને અનુરૂપ તીક્ષ્ણ ફોલ્લીઓ સાથે સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે.સુપરસોનિક પ્રવાહમાં ખુલ્લી હવામાં સ્પ્રે બંદૂકની નોઝલમાંથી SUS 304 તરફ ખસેડતી વખતે પાવડરના ઓક્સિડેશન દ્વારા CuO ની રચના સમજાવી શકાય છે.બીજી તરફ, ધાતુના કાચવાળું પાવડરનું ડેવિટ્રિફિકેશન 30 મિનિટ માટે 550 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર કોલ્ડ સ્પ્રે ટ્રીટમેન્ટ પછી મોટા ક્યુબિક તબક્કાઓની રચનામાં પરિણમ્યું.
(a) MG પાવડરની FE-HRTEM છબી (b) SUS 304 સબસ્ટ્રેટ (ફિગર ઇનસેટ) પર જમા.(a) માં બતાવેલ રાઉન્ડ સિમ્બોલનો NBDP ઇન્ડેક્સ (c) માં દર્શાવેલ છે.
મોટા ક્યુબિક Zr2Ni નેનોપાર્ટિકલ્સની રચના માટે આ સંભવિત પદ્ધતિને ચકાસવા માટે, એક સ્વતંત્ર પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો.આ પ્રયોગમાં, SUS 304 સબસ્ટ્રેટની દિશામાં 550°C પર વિચ્છેદક કણદાનીમાંથી પાવડરનો છંટકાવ કરવામાં આવ્યો હતો;જો કે, એનીલીંગ અસર નક્કી કરવા માટે, પાવડરને SUS304 સ્ટ્રીપમાંથી શક્ય તેટલી ઝડપથી દૂર કરવામાં આવ્યા હતા (લગભગ 60 સે).).પ્રયોગોની બીજી શ્રેણી હાથ ધરવામાં આવી હતી જેમાં અરજી કર્યા પછી લગભગ 180 સેકન્ડમાં પાવડરને સબસ્ટ્રેટમાંથી દૂર કરવામાં આવ્યો હતો.
આકૃતિઓ 13a,b અનુક્રમે 60 s અને 180 s માટે SUS 304 સબસ્ટ્રેટ પર જમા કરાયેલા બે સ્પુટર્ડ મટિરિયલ્સની સ્કેનિંગ ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (STEM) ડાર્ક ફિલ્ડ (DFI) છબીઓ દર્શાવે છે.60 સેકન્ડ માટે જમા કરાયેલ પાવડર ઇમેજમાં મોર્ફોલોજિકલ વિગતોનો અભાવ છે, જે લક્ષણવિહીનતા દર્શાવે છે (ફિગ. 13a).XRD દ્વારા પણ આની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી, જે દર્શાવે છે કે આ પાઉડરનું એકંદર માળખું આકારહીન હતું, જે આકૃતિ 14a માં બતાવેલ વ્યાપક પ્રાથમિક અને ગૌણ વિવર્તન શિખરો દ્વારા સૂચવવામાં આવ્યું છે.આ મેટાસ્ટેબલ/મેસોફેસ પ્રીસિપિટેટ્સની ગેરહાજરી સૂચવે છે, જેમાં પાવડર તેની મૂળ આકારહીન રચના જાળવી રાખે છે.તેનાથી વિપરિત, સમાન તાપમાન (550°C) પર જમા થયેલો પાઉડર, પરંતુ સબસ્ટ્રેટ પર 180 સેકંડ માટે બાકી રહેલો, નેનોસાઇઝ્ડ અનાજના જુબાની દર્શાવે છે, જેમ કે ફિગ. 13b માં તીરો દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે.