Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीमध्ये मर्यादित CSS सपोर्ट आहे.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).दरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही साइटला शैली आणि JavaScript शिवाय रेंडर करू.
बायोफिल्म्स हा क्रॉनिक इन्फेक्शनच्या विकासात महत्त्वाचा घटक आहे, विशेषत: जेव्हा वैद्यकीय उपकरणांचा विचार केला जातो.ही समस्या वैद्यकीय समुदायासमोर एक मोठे आव्हान आहे, कारण मानक प्रतिजैविक केवळ अत्यंत मर्यादित प्रमाणात बायोफिल्म नष्ट करू शकतात.बायोफिल्म तयार होण्याच्या प्रतिबंधामुळे कोटिंगच्या विविध पद्धती आणि नवीन सामग्रीचा विकास झाला आहे.ही तंत्रे बायोफिल्म तयार होण्यास प्रतिबंध करणार्या रीतीने पृष्ठभागावर कोट करण्याचे उद्दीष्ट करतात.विट्रीयस धातूंचे मिश्र धातु, विशेषत: तांबे आणि टायटॅनियम धातू असलेले, आदर्श प्रतिजैविक कोटिंग्ज बनले आहेत.त्याच वेळी, तापमान संवेदनशील पदार्थांवर प्रक्रिया करण्यासाठी ही एक योग्य पद्धत असल्याने कोल्ड स्प्रे तंत्रज्ञानाचा वापर वाढला आहे.या संशोधनाच्या उद्दिष्टाचा एक भाग म्हणजे यांत्रिक मिश्रधातूच्या तंत्राचा वापर करून Cu-Zr-Ni ternary ची बनलेली नवीन जीवाणूरोधी फिल्म मेटॅलिक ग्लास विकसित करणे.गोलाकार पावडर जे अंतिम उत्पादन बनवते ते कमी तापमानात स्टेनलेस स्टीलच्या पृष्ठभागावर थंड फवारणीसाठी कच्चा माल म्हणून वापरले जाते.स्टेनलेस स्टीलच्या तुलनेत मेटल ग्लास लेपित सब्सट्रेट्स बायोफिल्म निर्मिती कमीत कमी 1 लॉगने लक्षणीयरीत्या कमी करण्यास सक्षम होते.
संपूर्ण मानवी इतिहासात, कोणताही समाज त्याच्या विशिष्ट गरजा पूर्ण करण्यासाठी नवीन सामग्रीचा परिचय विकसित करण्यात आणि प्रोत्साहन देण्यास सक्षम आहे, परिणामी उत्पादकता वाढली आणि जागतिक अर्थव्यवस्थेत क्रमवारी लावली.साहित्य आणि उत्पादन उपकरणे डिझाइन करण्याची मानवी क्षमता तसेच आरोग्य, शिक्षण, उद्योग, अर्थशास्त्र, संस्कृती आणि एका देशातून दुसर्‍या प्रदेशात इतर क्षेत्रे साध्य करण्यासाठी सामग्री तयार करण्यासाठी आणि वैशिष्ट्यीकृत करण्याच्या डिझाइन्सचे श्रेय नेहमीच दिले गेले आहे.प्रगती देश किंवा प्रदेशाची पर्वा न करता मोजली जाते2.60 वर्षांपासून, साहित्य शास्त्रज्ञांनी एका मुख्य कार्यासाठी बराच वेळ दिला आहे: नवीन आणि प्रगत सामग्रीचा शोध.अलीकडील संशोधनाने विद्यमान सामग्रीची गुणवत्ता आणि कार्यप्रदर्शन सुधारण्यावर तसेच संपूर्णपणे नवीन प्रकारच्या सामग्रीचे संश्लेषण आणि शोध यावर लक्ष केंद्रित केले आहे.
मिश्रधातूंचे घटक जोडणे, सामग्रीच्या सूक्ष्म संरचनामध्ये बदल करणे आणि थर्मल, यांत्रिक किंवा थर्मोमेकॅनिकल उपचार पद्धती वापरणे यामुळे विविध सामग्रीच्या यांत्रिक, रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली आहे.याव्यतिरिक्त, आतापर्यंत अज्ञात संयुगे यशस्वीरित्या संश्लेषित केले गेले आहेत.या सातत्यपूर्ण प्रयत्नांमुळे एकत्रितपणे प्रगत साहित्य2 म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या नाविन्यपूर्ण सामग्रीच्या नवीन कुटुंबाला जन्म दिला आहे.नॅनोक्रिस्टल्स, नॅनोपार्टिकल्स, नॅनोट्यूब्स, क्वांटम डॉट्स, शून्य-आयामी, आकारहीन धातूचे चष्मे आणि उच्च-एंट्रोपी मिश्रधातू ही गेल्या शतकाच्या मध्यापासून जगात प्रकट झालेल्या प्रगत सामग्रीची काही उदाहरणे आहेत.सुधारित गुणधर्मांसह नवीन मिश्रधातूंच्या निर्मिती आणि विकासामध्ये, अंतिम उत्पादनात आणि त्याच्या उत्पादनाच्या दरम्यानच्या टप्प्यात, असंतुलनाची समस्या अनेकदा जोडली जाते.नवीन उत्पादन तंत्रांच्या परिचयाचा परिणाम म्हणून समतोल पासून महत्त्वपूर्ण विचलन करण्यास परवानगी देणारी, मेटास्टेबल मिश्र धातुंचा एक संपूर्ण नवीन वर्ग, ज्याला धातूचा चष्मा म्हणून ओळखले जाते, शोधले गेले आहे.
1960 मध्ये त्यांनी कॅलटेक येथे केलेल्या कामामुळे धातूच्या मिश्रधातूंच्या संकल्पनेत क्रांती घडवून आणली जेव्हा त्यांनी Au-25.% Si ग्लासी मिश्रधातूंचे संश्लेषण केले आणि द्रवपदार्थ वेगाने घनरूप होऊन प्रति सेकंद सुमारे एक दशलक्ष अंश.4 प्रोफेसर पॉल ड्यूव्हसच्या शोधामुळे इतिहासातील धातूच्या चष्म्याची (एमएस) सुरुवातच झाली नाही, तर लोक धातूच्या मिश्र धातुंबद्दल कसे विचार करतात यातही बदल घडवून आणला.एमएस मिश्रधातूंच्या संश्लेषणात पहिल्याच अग्रगण्य संशोधनापासून, जवळजवळ सर्व धातूचे चष्मे खालीलपैकी एक पद्धती वापरून पूर्णपणे प्राप्त केले गेले आहेत: (i) वितळणे किंवा बाष्पाचे जलद घनीकरण, (ii) अणू जाळीचे विकार, (iii) शुद्ध धातू घटकांमधील घन-स्थिती अमोर्फायझेशन प्रतिक्रिया आणि (iv) सॉलिड फेज फेज संक्रमणे.
MGs क्रिस्टल्सशी संबंधित दीर्घ-श्रेणीच्या अणू क्रमाच्या अनुपस्थितीद्वारे ओळखले जातात, जे क्रिस्टल्सचे परिभाषित वैशिष्ट्य आहे.आधुनिक जगात, धातूच्या काचेच्या क्षेत्रात मोठी प्रगती झाली आहे.हे मनोरंजक गुणधर्मांसह नवीन साहित्य आहेत जे केवळ घन स्थिती भौतिकशास्त्रासाठीच नव्हे तर धातूशास्त्र, पृष्ठभाग रसायनशास्त्र, तंत्रज्ञान, जीवशास्त्र आणि इतर अनेक क्षेत्रांसाठी देखील स्वारस्यपूर्ण आहेत.या नवीन प्रकारच्या सामग्रीमध्ये कठोर धातूंपेक्षा भिन्न गुणधर्म आहेत, ज्यामुळे ते विविध क्षेत्रातील तांत्रिक अनुप्रयोगांसाठी एक मनोरंजक उमेदवार बनते.त्यांचे काही महत्त्वाचे गुणधर्म आहेत: (i) उच्च यांत्रिक लवचिकता आणि उत्पन्न शक्ती, (ii) उच्च चुंबकीय पारगम्यता, (iii) कमी जबरदस्ती, (iv) असामान्य गंज प्रतिकार, (v) तापमान स्वातंत्र्य.चालकता 6.7.
मेकॅनिकल अलॉयिंग (MA)1,8 ही तुलनेने नवीन पद्धत आहे, जी पहिल्यांदा 19839 मध्ये प्रो. के.के. कोक आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सादर केली.खोलीच्या तापमानाच्या अगदी जवळ वातावरणीय तापमानात शुद्ध घटकांचे मिश्रण पीसून त्यांनी आकारहीन Ni60Nb40 पावडर तयार केली.सामान्यतः, MA प्रतिक्रिया अणुभट्टीमध्ये अभिक्रिया पावडरच्या प्रसार बाँडिंग दरम्यान चालते, सामान्यतः स्टेनलेस स्टीलपासून बनविलेले, बॉल मिलमध्ये.10 (Fig. 1a, b).तेव्हापासून, या यांत्रिकरित्या प्रेरित सॉलिड स्टेट रिअॅक्शन पद्धतीचा वापर कमी (Fig. 1c) आणि उच्च ऊर्जा बॉल मिल्स आणि रॉड मिल्स 11,12,13,14,15,16 वापरून नवीन आकारहीन/धातूच्या काचेच्या मिश्र धातु पावडर तयार करण्यासाठी केला जातो.विशेषतः, या पद्धतीचा वापर Cu-Ta17 सारख्या अविचल प्रणाली तसेच अल-ट्रान्झिशन मेटल (TM, Zr, Hf, Nb आणि Ta)18,19 आणि Fe-W20 सिस्टीम सारख्या उच्च वितळण्याचे बिंदू मिश्र धातु तयार करण्यासाठी केला गेला आहे., जे पारंपारिक स्वयंपाक पद्धती वापरून मिळवता येत नाही.याव्यतिरिक्त, MA हे नॅनोक्रिस्टलाइन आणि मेटल ऑक्साईड्स, कार्बाइड्स, नायट्राइड्स, हायड्राइड्स, कार्बन नॅनोट्यूब्स, नॅनोडायमंड्सच्या नॅनोक्रिस्टलाइन आणि नॅनोकॉम्पोझिट पावडर कणांच्या औद्योगिक उत्पादनासाठी सर्वात शक्तिशाली नॅनोटेक्नॉलॉजिकल साधनांपैकी एक मानले जाते, तसेच टॉप-डाउन दृष्टिकोन वापरून व्यापक स्थिरीकरण.1 आणि मेटास्टेबल टप्पे.
या अभ्यासात Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 मेटॅलिक ग्लास कोटिंग तयार करण्यासाठी वापरण्यात येणारी फॅब्रिकेशन पद्धत दर्शवणारी योजनाबद्ध.(a) कमी-ऊर्जा बॉल मिलिंग पद्धतीचा वापर करून Ni x (x; 10, 20, 30, आणि 40 at.%) च्या विविध सांद्रतेसह MC मिश्र धातु पावडर तयार करणे.(a) सुरुवातीची सामग्री टूल स्टील बॉल्ससह टूल सिलेंडरमध्ये लोड केली जाते आणि (b) He वातावरणाने भरलेल्या ग्लोव्ह बॉक्समध्ये बंद केली जाते.(c) ग्राइंडिंग व्हेसेलचे पारदर्शक मॉडेल पीसताना बॉलची हालचाल दर्शवते.50 तासांनंतर मिळालेले अंतिम पावडर उत्पादन SUS 304 सब्सट्रेट (d) शीत स्प्रे कोट करण्यासाठी वापरले गेले.
जेव्हा बल्क मटेरियल पृष्ठभागांचा (सबस्ट्रेट्स) संबंध येतो, तेव्हा पृष्ठभाग अभियांत्रिकीमध्ये मूळ बल्क मटेरियलमध्ये नसलेले विशिष्ट भौतिक, रासायनिक आणि तांत्रिक गुणधर्म प्रदान करण्यासाठी पृष्ठभाग (सबस्ट्रेट्स) ची रचना आणि बदल यांचा समावेश होतो.पृष्ठभागावरील उपचारांद्वारे प्रभावीपणे सुधारता येऊ शकणार्‍या काही गुणधर्मांमध्ये घर्षण, ऑक्सिडेशन आणि गंज प्रतिरोधकता, घर्षण गुणांक, बायोइनर्टनेस, इलेक्ट्रिकल गुणधर्म आणि थर्मल इन्सुलेशन यांचा समावेश होतो.मेटलर्जिकल, यांत्रिक किंवा रासायनिक पद्धतींनी पृष्ठभागाची गुणवत्ता सुधारली जाऊ शकते.एक सुप्रसिद्ध प्रक्रिया म्हणून, कोटिंगची व्याख्या फक्त दुसर्‍या सामग्रीपासून बनवलेल्या मोठ्या वस्तू (सबस्ट्रेट) च्या पृष्ठभागावर कृत्रिमरित्या लागू केलेल्या सामग्रीचे एक किंवा अधिक स्तर म्हणून केली जाते.अशा प्रकारे, कोटिंग्जचा वापर काही प्रमाणात इच्छित तांत्रिक किंवा सजावटीचे गुणधर्म प्राप्त करण्यासाठी तसेच पर्यावरणाशी अपेक्षित रासायनिक आणि भौतिक परस्परसंवादापासून सामग्रीचे संरक्षण करण्यासाठी केला जातो.
काही मायक्रोमीटर (10-20 मायक्रोमीटरच्या खाली) पासून 30 मायक्रोमीटरपेक्षा जास्त किंवा काही मिलिमीटर जाडीपर्यंत योग्य संरक्षणात्मक स्तर लागू करण्यासाठी विविध पद्धती आणि तंत्रांचा वापर केला जाऊ शकतो.सर्वसाधारणपणे, कोटिंग प्रक्रिया दोन वर्गांमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात: (i) इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि हॉट डिप गॅल्वनाइझिंगसह ओल्या कोटिंग पद्धती आणि (ii) सोल्डरिंग, हार्डफेसिंग, भौतिक वाष्प जमा (PVD) सह कोरड्या कोटिंग पद्धती.), रासायनिक वाफ जमा करणे (CVD), थर्मल स्प्रे तंत्र आणि अगदी अलीकडे कोल्ड स्प्रे तंत्र 24 (आकृती 1d).
बायोफिल्म्सची व्याख्या सूक्ष्मजीव समुदाय म्हणून केली जाते जी पृष्ठभागांवर अपरिवर्तनीयपणे जोडलेली असतात आणि स्वयं-उत्पादित एक्स्ट्रासेल्युलर पॉलिमर (EPS) ने वेढलेली असतात.वरवरच्या परिपक्व बायोफिल्मच्या निर्मितीमुळे अन्न प्रक्रिया, पाणी व्यवस्था आणि आरोग्य सेवा यासह अनेक उद्योगांमध्ये लक्षणीय नुकसान होऊ शकते.मानवांमध्ये, बायोफिल्म्सच्या निर्मितीसह, सूक्ष्मजीव संक्रमणाच्या 80% पेक्षा जास्त प्रकरणांमध्ये (एंटरोबॅक्टेरिया आणि स्टॅफिलोकोसीसह) उपचार करणे कठीण आहे.याव्यतिरिक्त, प्रौढ बायोफिल्म्स प्लँक्टोनिक बॅक्टेरिया पेशींच्या तुलनेत प्रतिजैविक उपचारांसाठी 1000 पट अधिक प्रतिरोधक असल्याचे नोंदवले गेले आहे, जे एक प्रमुख उपचारात्मक आव्हान मानले जाते.ऐतिहासिकदृष्ट्या, सामान्य सेंद्रिय संयुगांपासून बनविलेले प्रतिजैविक पृष्ठभाग कोटिंग साहित्य वापरले गेले आहे.जरी अशा सामग्रीमध्ये अनेकदा विषारी घटक असतात जे मानवांसाठी संभाव्य हानिकारक असतात, 25,26 यामुळे जीवाणूंचा प्रसार आणि सामग्रीचा ऱ्हास टाळता येतो.
बायोफिल्मच्या निर्मितीमुळे प्रतिजैविक उपचारांना व्यापक बॅक्टेरियाच्या प्रतिकारामुळे एक प्रभावी प्रतिजैविक झिल्ली लेपित पृष्ठभाग विकसित करण्याची गरज निर्माण झाली आहे जी सुरक्षितपणे लागू केली जाऊ शकते27.भौतिक किंवा रासायनिक अँटी-अॅडेसिव्ह पृष्ठभागाचा विकास ज्यावर जिवाणू पेशी चिकटून राहिल्यामुळे बायोफिल्म बांधू शकत नाहीत आणि तयार करू शकत नाहीत, हा या प्रक्रियेतील पहिला दृष्टीकोन आहे27.दुसरे तंत्रज्ञान म्हणजे कोटिंग्ज विकसित करणे जे प्रतिजैविक रसायने आवश्यक असलेल्या ठिकाणी, अत्यंत केंद्रित आणि तयार केलेल्या प्रमाणात वितरीत करतात.हे ग्राफीन/जर्मेनियम28, ब्लॅक डायमंड29 आणि ZnO30-डोपड डायमंड-सदृश कार्बन कोटिंग्स सारख्या अद्वितीय कोटिंग मटेरियलच्या विकासाद्वारे साध्य केले जाते जे जीवाणूंना प्रतिरोधक असतात, एक तंत्रज्ञान जे बायोफिल्म निर्मितीमुळे विषारीपणा आणि प्रतिकार वाढवते.याव्यतिरिक्त, जिवाणू दूषित होण्यापासून दीर्घकालीन संरक्षण प्रदान करणारे जंतुनाशक रसायने असलेले लेप अधिक लोकप्रिय होत आहेत.सर्व तिन्ही प्रक्रिया लेपित पृष्ठभागांवर प्रतिजैविक क्रिया करण्यास सक्षम आहेत, परंतु प्रत्येकाच्या स्वतःच्या मर्यादा आहेत ज्यांचा अनुप्रयोग धोरण विकसित करताना विचार केला पाहिजे.
सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या उत्पादनांना जैविक दृष्ट्या सक्रिय घटकांसाठी संरक्षणात्मक कोटिंग्जचे विश्लेषण आणि चाचणी करण्यासाठी वेळेच्या अभावामुळे अडथळा येत आहे.कंपन्यांचा दावा आहे की त्यांची उत्पादने वापरकर्त्यांना इच्छित कार्यात्मक पैलू प्रदान करतील, तथापि, सध्या बाजारात असलेल्या उत्पादनांच्या यशामध्ये हा अडथळा बनला आहे.सध्या ग्राहकांना उपलब्ध असलेल्या बहुतांश प्रतिजैविकांमध्ये चांदीपासून तयार केलेली संयुगे वापरली जातात.ही उत्पादने वापरकर्त्यांना सूक्ष्मजीवांच्या संभाव्य हानिकारक प्रदर्शनापासून संरक्षण करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहेत.विलंबित प्रतिजैविक प्रभाव आणि चांदीच्या संयुगांची संबंधित विषारीता संशोधकांवर कमी हानिकारक पर्याय विकसित करण्यासाठी दबाव वाढवते 36,37.आत आणि बाहेर काम करणारे जागतिक प्रतिजैविक कोटिंग तयार करणे हे एक आव्हान आहे.हे संबंधित आरोग्य आणि सुरक्षिततेच्या जोखमींसह येते.मानवांसाठी कमी हानीकारक असलेल्या प्रतिजैविक एजंटचा शोध लावणे आणि दीर्घ शेल्फ लाइफसह कोटिंग सब्सट्रेट्समध्ये ते कसे समाविष्ट करायचे हे शोधणे हे लक्ष्य38 नंतर खूप मागणी आहे.नवीनतम प्रतिजैविक आणि प्रतिजैविक पदार्थ थेट संपर्काद्वारे किंवा सक्रिय एजंट सोडल्यानंतर जीवाणूंना जवळच्या अंतरावर मारण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.ते सुरुवातीच्या जिवाणू आसंजन (पृष्ठभागावर प्रथिने थर तयार होण्यास प्रतिबंध करण्यासह) प्रतिबंध करून किंवा सेल भिंतीमध्ये हस्तक्षेप करून जीवाणू मारून हे करू शकतात.
मूलत:, पृष्ठभागावरील आवरण ही पृष्ठभागाची वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी घटकाच्या पृष्ठभागावर दुसरा स्तर लागू करण्याची प्रक्रिया आहे.पृष्ठभागाच्या आवरणाचा उद्देश घटकाच्या जवळच्या पृष्ठभागाच्या प्रदेशाची सूक्ष्म रचना आणि/किंवा रचना बदलणे हा आहे.पृष्ठभाग कोटिंग पद्धती वेगवेगळ्या पद्धतींमध्ये विभागल्या जाऊ शकतात, ज्याचा सारांश अंजीर 2a मध्ये दिला आहे.कोटिंग तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या पद्धतीनुसार कोटिंग्सची थर्मल, रासायनिक, भौतिक आणि इलेक्ट्रोकेमिकल श्रेणींमध्ये विभागणी केली जाऊ शकते.
(a) मुख्य पृष्ठभाग तयार करण्याचे तंत्र आणि (b) कोल्ड स्प्रे पद्धतीचे निवडक फायदे आणि तोटे दर्शविणारा एक इनसेट.
कोल्ड स्प्रे तंत्रज्ञानामध्ये पारंपारिक थर्मल स्प्रे तंत्रांमध्ये बरेच साम्य आहे.तथापि, काही प्रमुख मूलभूत गुणधर्म देखील आहेत जे कोल्ड स्प्रे प्रक्रिया आणि कोल्ड स्प्रे सामग्री विशेषतः अद्वितीय बनवतात.कोल्ड स्प्रे तंत्रज्ञान अद्याप बाल्यावस्थेत आहे, परंतु त्याचे भविष्य खूप चांगले आहे.काही प्रकरणांमध्ये, थंड फवारणीचे अद्वितीय गुणधर्म पारंपारिक थर्मल फवारणी तंत्राच्या मर्यादांवर मात करून खूप फायदे देतात.हे पारंपारिक थर्मल स्प्रे तंत्रज्ञानाच्या महत्त्वपूर्ण मर्यादांवर मात करते, ज्यामध्ये सब्सट्रेटवर जमा करण्यासाठी पावडर वितळणे आवश्यक आहे.साहजिकच, ही पारंपारिक कोटिंग प्रक्रिया नॅनोक्रिस्टल्स, नॅनोपार्टिकल्स, आकारहीन आणि धातूचा चष्मा 40, 41, 42 यासारख्या अतिसंवेदनशील सामग्रीसाठी योग्य नाही. या व्यतिरिक्त, थर्मल स्प्रे कोटिंग सामग्रीमध्ये नेहमीच उच्च पातळीचे सच्छिद्रता आणि ऑक्साइड असतात.कोल्ड स्प्रे तंत्रज्ञानाचे थर्मल स्प्रे तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत अनेक महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत, जसे की (i) सब्सट्रेटमध्ये किमान उष्णता इनपुट, (ii) सब्सट्रेट कोटिंग निवडण्यात लवचिकता, (iii) कोणतेही फेज ट्रान्सफॉर्मेशन आणि धान्य वाढ, (iv) उच्च चिकट ताकद1 .39 (Fig. 2b).याव्यतिरिक्त, कोल्ड स्प्रे कोटिंग सामग्रीमध्ये उच्च गंज प्रतिरोधक, उच्च सामर्थ्य आणि कठोरता, उच्च विद्युत चालकता आणि उच्च घनता 41 असते.कोल्ड स्प्रे प्रक्रियेचे फायदे असूनही, आकृती 2b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे या पद्धतीमध्ये अजूनही काही तोटे आहेत.शुद्ध सिरॅमिक पावडर जसे की Al2O3, TiO2, ZrO2, WC इ. कोटिंग करताना, कोल्ड स्प्रे पद्धत वापरली जाऊ शकत नाही.दुसरीकडे, सिरेमिक/मेटल कंपोझिट पावडरचा वापर कोटिंगसाठी कच्चा माल म्हणून केला जाऊ शकतो.इतर थर्मल फवारणी पद्धतींसाठीही हेच आहे.कठीण पृष्ठभाग आणि पाईपचे आतील भाग अद्याप फवारणी करणे कठीण आहे.
सध्याचे काम कोटिंग्जसाठी प्रारंभिक सामग्री म्हणून धातूच्या काचेच्या पावडरच्या वापरासाठी निर्देशित केले आहे हे लक्षात घेता, हे स्पष्ट आहे की या उद्देशासाठी पारंपारिक थर्मल फवारणी वापरली जाऊ शकत नाही.हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की धातूचे काचेचे पावडर उच्च तापमानावर स्फटिक बनतात.
वैद्यकीय आणि अन्न उद्योगांमध्ये वापरलेली बहुतेक उपकरणे ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुपासून (SUS316 आणि SUS304) बनविली जातात ज्यामध्ये 12 ते 20 wt.% क्रोमियम सामग्री असते.हे सामान्यतः स्वीकारले जाते की स्टील मिश्र धातुंमध्ये मिश्र धातु म्हणून क्रोमियम धातूचा वापर मानक स्टील मिश्र धातुंच्या गंज प्रतिरोधकतेत लक्षणीय सुधारणा करू शकतो.स्टेनलेस स्टीलच्या मिश्रधातूंमध्ये, उच्च गंज प्रतिकार असूनही, लक्षणीय प्रतिजैविक गुणधर्म 38,39 नाहीत.हे त्यांच्या उच्च गंज प्रतिरोधनासह विरोधाभास आहे.त्यानंतर, संक्रमण आणि जळजळ होण्याच्या विकासाचा अंदाज लावणे शक्य आहे, जे मुख्यतः स्टेनलेस स्टील बायोमटेरियल्सच्या पृष्ठभागावर बॅक्टेरियाच्या आसंजन आणि वसाहतीमुळे होते.जिवाणू आसंजन आणि बायोफिल्म तयार करण्याच्या मार्गांशी संबंधित महत्त्वपूर्ण अडचणींमुळे लक्षणीय अडचणी उद्भवू शकतात, ज्यामुळे आरोग्य खराब होऊ शकते, ज्यामुळे मानवी आरोग्यावर प्रत्यक्ष किंवा अप्रत्यक्षपणे परिणाम करणारे अनेक परिणाम होऊ शकतात.
हा अभ्यास कुवैत फाऊंडेशन फॉर द अॅडव्हान्समेंट ऑफ सायन्स (KFAS) द्वारे अनुदानित प्रकल्पाचा पहिला टप्पा आहे, करार क्र.2010-550401, MA तंत्रज्ञान (टेबल) वापरून मेटॅलिक ग्लासी Cu-Zr-Ni टर्नरी पावडर तयार करण्याच्या व्यवहार्यतेची तपासणी करण्यासाठी.1) SUS304 बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ पृष्ठभाग संरक्षण फिल्म/कोटिंग निर्मितीसाठी.प्रकल्पाचा दुसरा टप्पा, जानेवारी 2023 मध्ये सुरू होणार आहे, गॅल्व्हॅनिक गंज वैशिष्ट्ये आणि प्रणालीच्या यांत्रिक गुणधर्मांचा तपशीलवार अभ्यास करेल.विविध प्रकारच्या जीवाणूंच्या तपशीलवार सूक्ष्मजीवशास्त्रीय चाचण्या केल्या जातील.
हा लेख मॉर्फोलॉजिकल आणि स्ट्रक्चरल वैशिष्ट्यांवर आधारित काचेच्या निर्मिती क्षमतेवर (GFA) Zr मिश्र धातु सामग्रीच्या प्रभावाची चर्चा करतो.याव्यतिरिक्त, पावडर कोटेड मेटल ग्लास/SUS304 कंपोझिटच्या बॅक्टेरियाच्या वाढीस प्रतिबंध करणारा पदार्थ गुणधर्म देखील चर्चा करण्यात आली.याव्यतिरिक्त, फॅब्रिकेटेड मेटॅलिक ग्लास सिस्टम्सच्या सुपर कूल्ड लिक्विड प्रदेशात थंड फवारणी दरम्यान मेटॅलिक ग्लास पावडरचे संरचनात्मक परिवर्तन होण्याच्या शक्यतेची तपासणी करण्यासाठी चालू काम केले गेले आहे.या अभ्यासात प्रातिनिधिक उदाहरणे म्हणून Cu50Zr30Ni20 आणि Cu50Zr20Ni30 धातूचे काचेचे मिश्र धातु वापरले गेले.
हा विभाग कमी-ऊर्जा बॉल मिलिंग दरम्यान एलिमेंटल Cu, Zr आणि Ni च्या पावडरमधील मॉर्फोलॉजिकल बदल सादर करतो.Cu50Zr20Ni30 आणि Cu50Zr40Ni10 असलेली दोन भिन्न प्रणाली उदाहरणे म्हणून वापरली जातील.पीसण्याच्या अवस्थेत (चित्र 3) प्राप्त पावडरच्या मेटालोग्राफिक वैशिष्ट्यांद्वारे पुराव्यांनुसार एमए प्रक्रियेला तीन स्वतंत्र टप्प्यांमध्ये विभागले जाऊ शकते.
बॉल ग्राइंडिंगच्या विविध टप्प्यांनंतर प्राप्त झालेल्या यांत्रिक मिश्र धातुंच्या पावडरची मेटॅलोग्राफिक वैशिष्ट्ये (MA).फील्ड उत्सर्जन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FE-SEM) MA आणि Cu50Zr40Ni10 पावडरच्या प्रतिमा 3, 12 आणि 50 तासांसाठी कमी उर्जा बॉल मिलिंगनंतर प्राप्त केल्या आहेत (a), (c) आणि (e) मध्ये Cu50Zr20Ni30 सिस्टमसाठी, त्याच MA वर.वेळेनंतर घेतलेल्या Cu50Zr40Ni10 प्रणालीच्या संबंधित प्रतिमा (b), (d), आणि (f) मध्ये दर्शविल्या आहेत.
बॉल मिलिंग दरम्यान, प्रभावी गतीज उर्जा जी मेटल पावडरमध्ये हस्तांतरित केली जाऊ शकते ती पॅरामीटर्सच्या संयोजनाने प्रभावित होते, चित्र 1a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.यात गोळे आणि पावडर यांच्यातील टक्कर, ग्राइंडिंग मीडियामध्ये किंवा दरम्यान अडकलेल्या पावडरचे कातरणे कॉम्प्रेशन, पडलेल्या बॉल्सचे परिणाम, बॉल मिलच्या हलत्या शरीरांमध्ये पावडर ड्रॅगमुळे होणारी कातरणे आणि पोशाख आणि लोड केलेल्या संस्कृतीद्वारे प्रसारित होणा-या घसरत्या बॉलमधून जाणारी शॉक वेव्ह (चित्र 1a) यांचा समावेश आहे. Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привецбокручакуние порошка (> 1 mm в diaметре). मूलभूत Cu, Zr आणि Ni पावडर MA (3 h) च्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर कोल्ड वेल्डिंगमुळे गंभीरपणे विकृत झाले होते, ज्यामुळे मोठे पावडर कण (> 1 मिमी व्यासाचे) तयार झाले.हे मोठे संमिश्र कण अंजीरमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे मिश्रधातूच्या घटकांच्या (Cu, Zr, Ni) जाड थरांच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.3a, b.MA वेळेत 12 तासांपर्यंत (मध्यवर्ती टप्पा) वाढ झाल्यामुळे बॉल मिलच्या गतीज उर्जेत वाढ झाली, ज्यामुळे संमिश्र पावडरचे विघटन लहान पावडरमध्ये (200 μm पेक्षा कमी), चित्र 3c, शहर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे होते.या टप्प्यावर, लागू केलेल्या शिअर फोर्समुळे आकृती 3c, d मध्ये दाखवल्याप्रमाणे पातळ Cu, Zr, Ni हिंट लेयर्ससह नवीन धातूच्या पृष्ठभागाची निर्मिती होते.फ्लेक्सच्या इंटरफेसवर थर पीसण्याच्या परिणामी, नवीन टप्प्यांच्या निर्मितीसह घन-टप्प्यावरील प्रतिक्रिया उद्भवतात.
MA प्रक्रियेच्या क्लायमॅक्सवर (50 तासांनंतर), फ्लेक मेटॅलोग्राफी क्वचितच लक्षात येण्याजोगी होती (चित्र 3e, f), आणि पावडरच्या पॉलिश पृष्ठभागावर मिरर मेटॅलोग्राफीचे निरीक्षण केले गेले.याचा अर्थ एमए प्रक्रिया पूर्ण झाली आणि एकल प्रतिक्रिया टप्पा तयार झाला.अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या प्रदेशांची मूलभूत रचना.3e (I, II, III), f, v, vi) फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FE-SEM) एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) सह संयोजनात निर्धारित केले गेले.(IV).
टेबलमध्ये.अंजीर मध्ये निवडलेल्या प्रत्येक प्रदेशाच्या एकूण वस्तुमानाची टक्केवारी म्हणून मिश्रधातूच्या घटकांची 2 मूलभूत सांद्रता दर्शविली आहे.3e, f.सारणी 1 मध्ये दिलेल्या Cu50Zr20Ni30 आणि Cu50Zr40Ni10 च्या प्रारंभिक नाममात्र रचनांशी या परिणामांची तुलना केल्यास असे दिसून येते की या दोन अंतिम उत्पादनांच्या रचना नाममात्र रचनांच्या अगदी जवळ आहेत.याव्यतिरिक्त, आकृती 3e,f मध्ये सूचीबद्ध केलेल्या प्रदेशांसाठी घटकांची सापेक्ष मूल्ये प्रत्येक नमुन्याच्या रचनेत एका प्रदेशातून दुसर्‍या प्रदेशात लक्षणीय बिघाड किंवा फरक सुचवत नाहीत.एका प्रदेशातून दुसर्‍या प्रदेशात रचनेत कोणताही बदल होत नाही हे यावरून सिद्ध होते.हे सारणी 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे एकसमान मिश्रधातूच्या पावडरचे उत्पादन दर्शवते.
Cu50(Zr50-xNix) फायनल प्रोडक्ट पावडरचे FE-SEM मायक्रोग्राफ 50 MA वेळा नंतर प्राप्त झाले, अंजीर 4a-d मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, जेथे x अनुक्रमे 10, 20, 30 आणि 40 आहे.%.या ग्राइंडिंग स्टेपनंतर, व्हॅन डेर वाल्स इफेक्टमुळे पावडर एकत्रित होते, ज्यामुळे आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, 73 ते 126 एनएम व्यासासह अल्ट्राफाइन कणांचा समावेश असलेले मोठे एकत्रीकरण तयार होते.
50-तास MA नंतर प्राप्त Cu50(Zr50-xNix) पावडरची मॉर्फोलॉजिकल वैशिष्ट्ये.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 प्रणालींसाठी, 50 MA नंतर प्राप्त पावडरच्या FE-SEM प्रतिमा अनुक्रमे (a), (b), (c), आणि (d) मध्ये दर्शविल्या जातात.
कोल्ड स्प्रे फीडरमध्ये पावडर लोड करण्यापूर्वी, ते प्रथम विश्लेषणात्मक ग्रेड इथेनॉलमध्ये 15 मिनिटांसाठी सॉनिक केले गेले आणि नंतर 150 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 2 तास वाळवले गेले.एकत्रीकरणाचा यशस्वीपणे सामना करण्यासाठी हे पाऊल उचलले जाणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे कोटिंग प्रक्रियेत अनेकदा गंभीर समस्या निर्माण होतात.एमए प्रक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, मिश्रधातूच्या पावडरच्या एकसंधतेची तपासणी करण्यासाठी पुढील अभ्यास केले गेले.अंजीर वर.5a–d अनुक्रमे 50 तास M नंतर घेतलेल्या Cu50Zr30Ni20 मिश्रधातूच्या Cu, Zr आणि Ni मिश्रधातूंच्या FE-SEM मायक्रोग्राफ आणि संबंधित EDS प्रतिमा दाखवतात.हे लक्षात घेतले पाहिजे की या पायरीनंतर मिळविलेले मिश्रधातूचे पावडर एकसंध आहेत, कारण ते आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, उप-नॅनोमीटर पातळीच्या पलीकडे कोणत्याही रचना चढउतार प्रदर्शित करत नाहीत.
FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) द्वारे 50 MA नंतर मिळवलेल्या MG Cu50Zr30Ni20 पावडरमधील घटकांचे आकृतीशास्त्र आणि स्थानिक वितरण.(a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, आणि (d) Ni-Kα चे SEM आणि क्ष-किरण EDS इमेजिंग.
50-तास MA नंतर मिळवलेल्या यांत्रिकी मिश्रित Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 आणि Cu50Zr20Ni30 पावडरचे क्ष-किरण विवर्तन नमुने अंजीरमध्ये दाखवले आहेत.6a–d, अनुक्रमे.या ग्राइंडिंग स्टेजनंतर, भिन्न Zr सांद्रता असलेल्या सर्व नमुन्यांमध्ये चित्र 6 मध्ये दर्शविलेल्या वैशिष्ट्यपूर्ण प्रभामंडल प्रसार नमुन्यांसह अनाकार रचना होत्या.
50 तासांसाठी MA नंतर Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), आणि Cu50Zr20Ni30 (d) पावडरचे एक्स-रे विवर्तन पॅटर्न.सर्व नमुन्यांमध्ये अपवादाशिवाय एक प्रभामंडल-प्रसार नमुना दिसून आला, जो आकारहीन अवस्थेची निर्मिती दर्शवितो.
उच्च रिझोल्यूशन फील्ड एमिशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) विविध MA वेळी बॉल मिलिंगच्या परिणामी संरचनात्मक बदल पाहण्यासाठी आणि पावडरची स्थानिक रचना समजून घेण्यासाठी वापरली गेली.Cu50Zr30Ni20 आणि Cu50Zr40Ni10 पावडर पीसण्याच्या सुरुवातीच्या (6 h) आणि मध्यवर्ती (18 h) टप्प्यांनंतर FE-HRTEM पद्धतीद्वारे प्राप्त पावडरच्या प्रतिमा अंजीरमध्ये दर्शविल्या आहेत.7a, अनुक्रमे.MA च्या 6 h नंतर प्राप्त पावडरच्या ब्राइट-फील्ड इमेज (BFI) नुसार, पावडरमध्ये fcc-Cu, hcp-Zr, आणि fcc-Ni घटकांच्या स्पष्टपणे परिभाषित सीमा असलेल्या मोठ्या धान्यांचा समावेश आहे आणि आकृती 7a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे प्रतिक्रिया टप्प्याच्या निर्मितीची कोणतीही चिन्हे नाहीत.या व्यतिरिक्त, मध्य प्रदेशातून घेतलेल्या सहसंबंधित क्षेत्र विवर्तन पॅटर्न (SADP) ने एक तीव्र विवर्तन पॅटर्न (Fig. 7b) प्रकट केला आहे जो मोठ्या क्रिस्टल्सची उपस्थिती आणि प्रतिक्रियाशील टप्प्याची अनुपस्थिती दर्शवितो.
प्रारंभिक (6 एच) आणि इंटरमीडिएट (18 एच) टप्प्यांनंतर प्राप्त झालेल्या एमए पावडरची स्थानिक संरचनात्मक वैशिष्ट्ये.(a) उच्च रिझोल्यूशन फील्ड एमिशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) आणि (b) 6 तासांच्या MA उपचारानंतर Cu50Zr30Ni20 पावडरचा संबंधित निवडलेला क्षेत्र डिफ्रॅक्टोग्राम (SADP).18-तास MA नंतर प्राप्त Cu50Zr40Ni10 ची FE-HRTEM प्रतिमा (c) मध्ये दर्शविली आहे.
अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.7c, MA च्या कालावधीत 18 तासांपर्यंत वाढ झाल्यामुळे प्लास्टिकच्या विकृतीसह गंभीर जाळी दोष निर्माण झाले.एमए प्रक्रियेच्या या दरम्यानच्या टप्प्यावर, पावडरमध्ये स्टॅकिंग दोष, जाळी दोष आणि बिंदू दोष (चित्र 7) यासह विविध दोष दिसतात.या दोषांमुळे 20 nm आकाराच्या (Fig. 7c) पेक्षा लहान उपधान्यांमध्ये धान्याच्या सीमेवरील मोठ्या धान्यांचे तुकडे होतात.
36 h MA साठी मिल्ड केलेल्या Cu50Z30Ni20 पावडरची स्थानिक रचना अंजीर 8a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, आकारहीन पातळ मॅट्रिक्समध्ये एम्बेड केलेल्या अल्ट्राफाइन नॅनोग्रेन्सच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे.EMF च्या स्थानिक विश्लेषणात असे दिसून आले की अंजीर मध्ये नॅनोक्लस्टर दर्शविलेले आहेत.8a उपचार न केलेल्या Cu, Zr आणि Ni पावडर मिश्र धातुंशी संबंधित आहेत.मॅट्रिक्समधील Cu ची सामग्री ~32 at.% (गरीब क्षेत्र) ते ~74 at.% (समृद्ध झोन) पर्यंत बदलते, जे विषम उत्पादनांची निर्मिती दर्शवते.याव्यतिरिक्त, या चरणात मिलिंग केल्यानंतर प्राप्त पावडरचे संबंधित SADPs प्राथमिक आणि दुय्यम प्रभामंडल-प्रसरण अनाकार फेज रिंग दर्शवितात जे या उपचार न केलेल्या मिश्रधातूंच्या घटकांशी संबंधित तीक्ष्ण बिंदूंसह आच्छादित होतात, अंजीर 8b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.
Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 पावडरची नॅनोस्केल स्थानिक संरचनात्मक वैशिष्ट्ये.(a) ब्राइट फील्ड इमेज (BFI) आणि संबंधित (b) Cu50Zr30Ni20 पावडरचा SADP 36 h MA साठी मिलिंग केल्यानंतर प्राप्त होतो.
MA प्रक्रियेच्या शेवटी (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, आणि 40 at.% पावडर, अपवाद न करता, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, आकारहीन अवस्थेचे चक्रव्यूहाचे स्वरूप आहे.प्रत्येक रचनाच्या संबंधित SADS मध्ये बिंदू विवर्तन किंवा तीक्ष्ण कंकणाकृती नमुने शोधले जाऊ शकत नाहीत.हे उपचार न केलेल्या क्रिस्टलीय धातूची अनुपस्थिती दर्शवते, परंतु त्याऐवजी अनाकार मिश्रधातूची पावडर तयार होते.हेलो डिफ्यूजन पॅटर्न दर्शविणारे हे सहसंबंधित SADPs देखील अंतिम उत्पादन सामग्रीमध्ये अनाकार टप्प्यांच्या विकासासाठी पुरावा म्हणून वापरले गेले.
Cu50 MS प्रणाली (Zr50-xNix) च्या अंतिम उत्पादनाची स्थानिक रचना.(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, आणि (d) Cu50Zr10Ni40 चे FE-HRTEM आणि सहसंबंधित नॅनोबीम डिफ्रॅक्शन पॅटर्न (NBDP) 50 hMA नंतर प्राप्त झाले.
विभेदक स्कॅनिंग कॅलरीमेट्री वापरून, Cu50(Zr50-xNix) आकारहीन प्रणालीमधील Ni (x) च्या सामग्रीवर अवलंबून काचेचे संक्रमण तापमान (Tg), सुपरकूल्ड लिक्विड रिजन (ΔTx) आणि क्रिस्टलायझेशन तापमान (Tx) च्या थर्मल स्थिरतेचा अभ्यास केला गेला.(DSC) हे वायू प्रवाहातील गुणधर्म.50 तासांसाठी MA नंतर मिळवलेल्या Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 आणि Cu50Zr10Ni40 अनाकार मिश्रधातूंच्या पावडरचे DSC वक्र अंजीरमध्ये दाखवले आहेत.10a, b, e, अनुक्रमे.आकारहीन Cu50Zr20Ni30 चे DSC वक्र अंजीर मध्ये वेगळे दाखवले आहे. 10व्या शतकात, DSC मध्ये ~700°C पर्यंत गरम केलेला Cu50Zr30Ni20 नमुना अंजीर 10g मध्ये दर्शविला आहे.
50 तासांसाठी MA नंतर प्राप्त झालेल्या Cu50(Zr50-xNix) MG पावडरची थर्मल स्थिरता काचेच्या संक्रमण तापमान (Tg), क्रिस्टलायझेशन तापमान (Tx) आणि सुपर कूल्ड लिक्विड क्षेत्र (ΔTx) द्वारे निर्धारित केली जाते.50 तासांसाठी MA नंतर Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), आणि (e) Cu50Zr10Ni40 MG मिश्र धातु पावडरचे विभेदक स्कॅनिंग कॅलरीमीटर (DSC) पावडरचे थर्मोग्राम.DSC मध्ये ~700°C पर्यंत गरम केलेल्या Cu50Zr30Ni20 नमुन्याचा एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्न (XRD) (d) मध्ये दर्शविला आहे.
आकृती 10 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, भिन्न निकेल सांद्रता (x) असलेल्या सर्व रचनांसाठी DSC वक्र दोन भिन्न प्रकरणे दर्शवतात, एक एंडोथर्मिक आणि दुसरे एक्झोथर्मिक.पहिली एंडोथर्मिक घटना Tg शी संबंधित आहे आणि दुसरी Tx शी संबंधित आहे.Tg आणि Tx मधील क्षैतिज स्पॅन क्षेत्रास सबकूल्ड लिक्विड एरिया (ΔTx = Tx – Tg) म्हणतात.परिणाम दर्शविते की Cu50Zr40Ni10 नमुन्याचे (Fig. 10a) 526°C आणि 612°C वर ठेवलेले Tg आणि Tx 482°C आणि 563°C च्या कमी तापमानाच्या बाजूला 20 % पर्यंत सामग्री (x) हलवतात.आकृती 10b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, अनुक्रमे वाढत्या Ni सामग्रीसह (x), °C.परिणामी, Cu50Zr30Ni20 (चित्र 10b) साठी ΔTx Cu50Zr40Ni10 86°С (Fig. 10a) वरून 81°С पर्यंत कमी होते.MC Cu50Zr40Ni10 मिश्रधातूसाठी, Tg, Tx आणि ΔTx च्या मूल्यांमध्ये 447°С, 526°С, आणि 79°С च्या पातळीत घट देखील दिसून आली (चित्र 10b).हे सूचित करते की Ni सामग्रीमध्ये वाढ झाल्यामुळे एमएस मिश्र धातुची थर्मल स्थिरता कमी होते.याउलट, MC Cu50Zr20Ni30 मिश्रधातूचे Tg (507 °C) चे मूल्य MC Cu50Zr40Ni10 मिश्रधातूपेक्षा कमी आहे;तरीसुद्धा, त्याचे Tx त्याच्याशी (612 °C) तुलना करण्यायोग्य मूल्य दाखवते.म्हणून, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे ΔTx चे उच्च मूल्य (87°C) आहे.10 वे शतक
Cu50(Zr50-xNix) MC प्रणाली, उदाहरण म्हणून Cu50Zr20Ni30 MC मिश्र धातु वापरून, fcc-ZrCu5, ऑर्थोहॉम्बिक-Zr7Cu10 आणि ऑर्थोहॉम्बिक-ZrNi फेजएफसी (Figstalline) मध्ये तीव्र एक्झोथर्मिक शिखराद्वारे स्फटिक बनते.अनाकार ते स्फटिकापर्यंत या टप्प्यातील संक्रमणाची पुष्टी एमजी नमुना (चित्र 10d) च्या एक्स-रे डिफ्रॅक्शन विश्लेषणाद्वारे केली गेली जी DSC मध्ये 700 °C पर्यंत गरम होते.
अंजीर वर.11 सध्याच्या कामात कोल्ड स्प्रे प्रक्रियेदरम्यान घेतलेली छायाचित्रे दाखवते.या अभ्यासात, 50 तासांसाठी MA नंतर संश्लेषित धातूच्या काचेच्या पावडरचे कण (उदाहरणार्थ Cu50Zr20Ni30 वापरून) जीवाणूविरोधी कच्चा माल म्हणून वापरले गेले आणि स्टेनलेस स्टील प्लेट (SUS304) कोल्ड स्प्रे लेपित होते.थर्मल स्प्रे तंत्रज्ञान मालिकेतील कोटिंगसाठी कोल्ड स्प्रे पद्धत निवडण्यात आली कारण ही थर्मल स्प्रे तंत्रज्ञान मालिकेतील सर्वात कार्यक्षम पद्धत आहे जिथे ती अनाकार आणि नॅनोक्रिस्टलाइन पावडर सारख्या धातूच्या मेटास्टेबल उष्णता संवेदनशील सामग्रीसाठी वापरली जाऊ शकते.टप्प्याच्या अधीन नाही.संक्रमणेही पद्धत निवडण्यात हा मुख्य घटक आहे.कोल्ड डिपॉझिशन प्रक्रिया उच्च-वेग कणांचा वापर करून केली जाते जी कणांच्या गतिज उर्जेचे प्लास्टिक विकृत रूप, विकृत रूप आणि थर किंवा पूर्वी जमा केलेल्या कणांच्या आघातानंतर उष्णतेमध्ये रूपांतरित करते.
फील्ड फोटोग्राफ 550 डिग्री सेल्सिअस तापमानात एमजी/एसयूएस 304 च्या सलग पाच तयारीसाठी वापरल्या जाणार्‍या कोल्ड स्प्रे प्रक्रिया दर्शवतात.
कणांची गतिज उर्जा, तसेच कोटिंगच्या निर्मिती दरम्यान प्रत्येक कणाची गती, प्लॅस्टिक विकृतीकरण (प्राथमिक कण आणि मॅट्रिक्समधील आंतरकण परस्परसंवाद आणि कणांचे परस्परसंवाद), घन पदार्थांच्या इंटरस्टिशियल नॉट्स, कणांमधील परिभ्रमण, कणांमधील परिभ्रमण मर्यादा, कॉम 39 मध्ये परिभ्रमण, जोडणी 39 मध्ये प्लॅस्टिक विकृती यांसारख्या यंत्रणेद्वारे उर्जेच्या इतर प्रकारांमध्ये रूपांतरित करणे आवश्यक आहे. गतीज उर्जेचे थर्मल एनर्जी आणि विकृती उर्जेमध्ये रूपांतर होते, परिणामी एक लवचिक टक्कर होईल, याचा अर्थ असा होतो की कण आघातानंतर फक्त उसळतात.असे नोंदवले गेले आहे की कण/सब्सट्रेट सामग्रीवर लागू होणारी 90% प्रभाव ऊर्जा स्थानिक उष्णता 40 मध्ये रूपांतरित होते.याव्यतिरिक्त, जेव्हा प्रभावाचा ताण लागू केला जातो तेव्हा कण/सबस्ट्रेट संपर्क क्षेत्रामध्ये उच्च प्लास्टिक स्ट्रेन दर अगदी कमी वेळेत प्राप्त होतात41,42.
प्लॅस्टिकच्या विकृतीला सामान्यत: उर्जेचा अपव्यय होण्याची प्रक्रिया किंवा त्याऐवजी इंटरफेसियल प्रदेशात उष्णता स्त्रोत म्हणून मानले जाते.तथापि, इंटरफेसियल प्रदेशातील तापमानात वाढ सहसा इंटरफेसियल वितळण्याच्या घटनेसाठी किंवा अणूंच्या परस्पर प्रसाराच्या महत्त्वपूर्ण उत्तेजनासाठी पुरेशी नसते.कोल्ड स्प्रे तंत्र वापरताना पावडर आसंजन आणि स्थायिक होण्यावर या धातूच्या काचेच्या पावडरच्या गुणधर्मांच्या प्रभावाचा लेखकांना ज्ञात असलेल्या कोणत्याही प्रकाशनाने तपास केलेला नाही.
MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातु पावडरचे BFI अंजीर 12a मध्ये पाहिले जाऊ शकते, जे SUS 304 सब्सट्रेट (Fig. 11, 12b) वर जमा केले गेले होते.आकृतीवरून पाहिल्याप्रमाणे, कोटेड पावडर त्यांची मूळ अनाकार रचना टिकवून ठेवतात कारण त्यांच्याकडे कोणत्याही स्फटिकासारखे वैशिष्ट्य किंवा जाळीच्या दोषांशिवाय नाजूक चक्रव्यूहाची रचना असते.दुसरीकडे, प्रतिमा एमजी-लेपित पावडर मॅट्रिक्स (चित्र 12a) मध्ये समाविष्ट असलेल्या नॅनोपार्टिकल्सद्वारे पुराव्यांनुसार, परदेशी टप्प्याची उपस्थिती दर्शवते.आकृती 12c प्रदेश I (आकृती 12a) शी संबंधित अनुक्रमित नॅनोबीम डिफ्रॅक्शन पॅटर्न (NBDP) दर्शवते.अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.12c, NBDP अनाकार संरचनेचा कमकुवत प्रभामंडल-प्रसार पॅटर्न प्रदर्शित करतो आणि स्फटिकासारखे मोठ्या क्यूबिक मेटास्टेबल Zr2Ni फेज अधिक टेट्रागोनल CuO फेजशी संबंधित तीक्ष्ण स्पॉट्ससह एकत्र राहतो.सुपरसोनिक प्रवाहात खुल्या हवेत स्प्रे गनच्या नोझलमधून SUS 304 वर जाताना पावडरच्या ऑक्सिडेशनद्वारे CuO ची निर्मिती स्पष्ट केली जाऊ शकते.दुसरीकडे, 30 मिनिटांसाठी 550 डिग्री सेल्सिअस तापमानात कोल्ड स्प्रे उपचारानंतर मेटल ग्लासी पावडरच्या विचलनामुळे मोठ्या क्यूबिक टप्पे तयार होतात.
(a) MG पावडरची FE-HRTEM प्रतिमा (b) SUS 304 सब्सट्रेट (आकृती इनसेट) वर जमा केली.(a) मध्ये दर्शविलेल्या गोल चिन्हाचा NBDP निर्देशांक (c) मध्ये दर्शविला आहे.
मोठ्या क्यूबिक Zr2Ni नॅनोकणांच्या निर्मितीसाठी या संभाव्य यंत्रणेची चाचणी घेण्यासाठी, एक स्वतंत्र प्रयोग करण्यात आला.या प्रयोगात, एसयूएस 304 सब्सट्रेटच्या दिशेने 550 डिग्री सेल्सिअस तापमानात पिचकारीमधून पावडर फवारण्यात आली;तथापि, अॅनिलिंग प्रभाव निश्चित करण्यासाठी, पावडर SUS304 पट्टीतून शक्य तितक्या लवकर काढण्यात आली (सुमारे 60 s).).प्रयोगांची आणखी एक मालिका चालविली गेली ज्यामध्ये पावडर अर्ज केल्यानंतर सुमारे 180 सेकंदांनंतर सब्सट्रेटमधून काढून टाकण्यात आली.
आकृती 13a,b स्कॅनिंग ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (STEM) डार्क फील्ड (DFI) SUS 304 सब्सट्रेट्सवर अनुक्रमे 60 s आणि 180 s साठी जमा केलेल्या दोन थुंकलेल्या सामग्रीच्या प्रतिमा दर्शविते.60 सेकंदांसाठी जमा केलेल्या पावडरच्या प्रतिमेमध्ये मॉर्फोलॉजिकल तपशीलांचा अभाव आहे, जे वैशिष्ट्यहीनता दर्शवते (चित्र 13a).XRD द्वारे देखील याची पुष्टी केली गेली, ज्याने आकृती 14a मध्ये दर्शविलेल्या विस्तृत प्राथमिक आणि दुय्यम विवर्तन शिखरांद्वारे दर्शविल्याप्रमाणे या पावडरची एकंदर रचना अनाकार असल्याचे दर्शवले आहे.हे मेटास्टेबल/मेसोफेस प्रक्षेपणाची अनुपस्थिती दर्शवते, ज्यामध्ये पावडर मूळ आकारहीन रचना राखून ठेवते.याउलट, त्याच तपमानावर (550°C) जमा केलेली पावडर पण 180 s साठी सब्सट्रेटवर सोडलेली नॅनोसाइज्ड धान्ये दाखवली, जसे की अंजीर 13b मधील बाणांनी दाखवले आहे.