Grazzi talli żort Nature.com.Il-verżjoni tal-brawżer li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew itfi l-mod ta' kompatibilità f'Internet Explorer).Sadattant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna se nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Il-bijofilms huma komponent importanti fl-iżvilupp ta' infezzjonijiet kroniċi, speċjalment meta jkunu involuti apparati mediċi. Din il-problema tippreżenta sfida kbira lill-komunità medika, peress li l-antibijotiċi standard jistgħu biss jeqirdu l-bijofilms b'mod limitat ħafna. Il-prevenzjoni tal-formazzjoni tal-bijofilm wasslet għall-iżvilupp ta' diversi metodi ta' kisi u materjali ġodda. metalli, ħarġu bħala kisjiet antimikrobiċi ideali. Fl-istess ħin, l-użu ta 'teknoloġija ta' sprej kiesaħ żdied peress li huwa metodu adattat għall-ipproċessar ta 'materjali sensittivi għat-temperatura. temperaturi baxxi.Substrati miksija bil-ħġieġ metalliku kienu kapaċi jnaqqsu b'mod sinifikanti l-formazzjoni tal-bijofilm b'mill-inqas log 1 meta mqabbla ma 'l-istainless steel.
Matul l-istorja tal-bniedem, kull soċjetà kienet kapaċi tfassal u tippromwovi l-introduzzjoni ta 'materjali ġodda li jissodisfaw ir-rekwiżiti speċifiċi tagħha, li rriżulta fi prestazzjoni u klassifikazzjoni mtejba f'ekonomija globalizzata1. Dejjem ġie attribwit għall-kapaċità umana li tiżviluppa materjali u tagħmir ta' fabbrikazzjoni u disinji għall-fabbrikazzjoni u l-karatterizzazzjoni ta 'materjali biex tikseb gwadann fis-saħħa, edukazzjoni, industrija, ekonomija, kultura u oqsma oħra minn pajjiż jew reġjun ieħor irrispettivament minn pajjiż jew reġjun ieħor.2 Għal 60 sena, ix-xjenzati tal-materjali ddedikaw ħafna mill-ħin tagħhom biex jiffokaw fuq tħassib ewlieni wieħed: l-insegwiment ta 'materjali ġodda u avvanzati. Ir-riċerka riċenti ffokat fuq it-titjib tal-kwalità u l-prestazzjoni ta' materjali eżistenti, kif ukoll is-sintetizzazzjoni u l-invenzjoni ta 'tipi kompletament ġodda ta' materjali.
Iż-żieda ta 'elementi ta' liga, il-modifika tal-mikrostruttura tal-materjal, u l-applikazzjoni ta 'tekniki ta' pproċessar termali, mekkaniċi jew termo-mekkaniċi rriżultaw f'titjib sinifikanti fil-proprjetajiet mekkaniċi, kimiċi u fiżiċi ta 'varjetà ta' materjali differenti. Barra minn hekk, komposti mhux mismugħa s'issa ġew sintetizzati b'suċċess f'dan il-punt. , nanotubi, tikek quantum, nuċċalijiet metalliċi amorfu ta 'dimensjonali żero, u ligi ta' entropija għolja huma biss xi eżempji ta 'materjali avvanzati introdotti fid-dinja min-nofs tas-seklu li għadda. ligi tal-mejda, magħrufa bħala nuċċalijiet metalliċi, ġiet skoperta.
Ix-xogħol tiegħu f'Caltech fl-1960 ġab rivoluzzjoni fil-kunċett ta 'ligi tal-metall meta sintetizza ħġieġ Au-25 at.% Si ligi billi jissolidifika malajr likwidi bi kważi miljun grad kull sekonda 4.L-avveniment ta' skoperta tal-Professur Pol Duwezs mhux biss ħabbar il-bidu ta 'l-istorja tal-ħġieġ metalliku (MG), iżda wassal ukoll għal mod li jistudja l-poplu tal-metall. es fis-sinteżi ta 'ligi MG, kważi l-ħġieġ metalliku kollha ġew prodotti kompletament bl-użu ta' wieħed mill-metodi li ġejjin;(i) solidifikazzjoni rapida tat-tidwib jew tal-fwar, (ii) diżordni atomiku tal-kannizzata, (iii) reazzjonijiet ta 'amorfizzazzjoni fi stat solidu bejn elementi tal-metall pur, u (iv) transizzjonijiet fl-istat solidu ta' fażijiet metastabbli.
MGs huma distinti min-nuqqas tagħhom ta 'l-ordni atomiku fuq medda twila assoċjati ma' kristalli, li hija karatteristika li tiddefinixxi ta 'kristalli. Fid-dinja tal-lum, sar progress kbir fil-qasam tal-ħġieġ metalliku. , li jagħmilha kandidat interessanti għal applikazzjonijiet teknoloġiċi f'varjetà ta 'oqsma. Huma għandhom xi proprjetajiet importanti;(i) duttilità mekkanika għolja u saħħa ta 'rendiment, (ii) permeabilità manjetika għolja, (iii) koerċività baxxa, (iv) reżistenza għall-korrużjoni mhux tas-soltu, (v) indipendenza tat-temperatura Il-konduttività ta' 6,7.
Liga mekkanika (MA) 1,8 hija teknika relattivament ġdida, introdotta għall-ewwel darba fl-19839 mill-Prof CC Kock u l-kollegi. Huma ppreparaw trabijiet amorfu Ni60Nb40 billi tħin taħlita ta 'elementi puri f'temperaturi ambjentali qrib ħafna tat-temperatura tal-kamra.Tipikament, ir-reazzjoni MA titwettaq bejn igganċjar diffużiv tat-trabijiet tal-materjal reattiv f'reattur, ġeneralment magħmul minn azzar li ma jissaddadx f'mitħna tal-ballun 10 (Fig. 1a, b). Minn dakinhar, din it-teknika ta 'reazzjoni solida indotta mekkanikament intużat biex tipprepara trabijiet ġodda ta' liga tal-ħġieġ amorfu / metalliku bl-użu ta 'enerġija baxxa (Fig. 5 , 16.B'mod partikolari, dan il-metodu intuża biex jipprepara sistemi li ma jitħalltux bħal Cu-Ta17, kif ukoll ligi ta 'punt ta' tidwib għoli bħal sistemi tal-metall ta 'tranżizzjoni Al (TM; Zr, Hf, Nb u Ta)18,19 u Fe-W20 , li ma jistgħux jinkisbu bl-użu ta' rotot ta 'preparazzjoni konvenzjonali. partiċelli ta 'trab nanokomposti ta' ossidi tal-metall, karburi, nitridi, idruri, nanotubi tal-karbonju, nanodjamanti, Kif ukoll stabbilizzazzjoni wiesgħa permezz ta 'approċċ minn fuq għal isfel 1 u stadji metastabbli.
Skematika li turi l-metodu ta' fabbrikazzjoni użat biex jipprepara kisi tal-ħġieġ metalliku (MG) Cu50(Zr50−xNix) / SUS 304 f'dan l-istudju. f'kaxxa tal-ingwanti mimlija b'atmosfera He.(c) Mudell trasparenti tar-reċipjent tat-tħin li juri l-moviment tal-ballun waqt it-tħin.Il-prodott finali tat-trab miksub wara 50 siegħa intuża biex jiksi s-sottostrat SUS 304 bl-użu tal-metodu tal-isprej kiesaħ (d).
Meta niġu għall-uċuħ tal-materjal bl-ingrossa (sottostrati), l-inġinerija tal-wiċċ tinvolvi d-disinn u l-modifika tal-uċuħ (sottostrati) biex jipprovdu ċerti kwalitajiet fiżiċi, kimiċi u tekniċi li mhumiex fil-materjal tal-massa oriġinali. billi tuża tekniki metallurġiċi, mekkaniċi jew kimiċi. Bħala proċess magħruf, kisja hija sempliċement definita bħala saffi wieħed jew multipli ta 'materjal depożitat artifiċjalment fuq il-wiċċ ta' oġġett bl-ingrossa (sottostrat) magħmul minn materjal ieħor. Għalhekk, kisjiet jintużaw parzjalment biex jinkisbu xi proprjetajiet tekniċi jew dekorattivi mixtieqa, kif ukoll biex jipproteġu materjali mill-interazzjonijiet kimiċi u fiżiċi tal-madwar23 mistennija.
Sabiex jiġu depożitati saffi xierqa ta' protezzjoni tal-wiċċ bi ħxuna li jvarjaw minn ftit mikrometri (taħt 10-20 mikrometri) għal aktar minn 30 mikrometru jew saħansitra ftit millimetri, jistgħu jiġu applikati ħafna metodi u tekniki. jiffaċċjaw , depożizzjoni fiżika tal-fwar (PVD), depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD), tekniki ta 'sprej termali u aktar reċentement tekniki ta' sprej kiesaħ 24 (Fig. 1d).
Il-bijofilms huma definiti bħala komunitajiet mikrobjali li huma mwaħħla b'mod irriversibbli ma 'uċuħ u mdawra b'polimeri extraċellulari (EPS) prodotti minnha nnifisha. Il-formazzjoni ta' bijofilm superfiċjalment matura tista' twassal għal telf sinifikanti f'ħafna setturi industrijali, inklużi l-industrija tal-ikel, sistemi tal-ilma, u ambjenti tal-kura tas-saħħa. Barra minn hekk, il-bijofilms maturi ġew irrappurtati li huma 1000 darba aktar reżistenti għat-trattament antibijotiku meta mqabbel maċ-ċelloli batteriċi planktoniċi, li hija meqjusa bħala sfida terapewtika kbira. Materjali antimikrobiċi tal-kisi tal-wiċċ derivati ​​minn komposti organiċi konvenzjonali storikament ġew użati.
Ir-reżistenza mifruxa tal-batterji għal trattamenti antibijotiċi minħabba l-formazzjoni tal-bijofilm wasslet għall-ħtieġa li jiġi żviluppat wiċċ effettiv miksi b'membrana antimikrobika li jista 'jiġi applikat b'mod sigur27. meħtieġa, f'ammonti kkonċentrati ħafna u mfassla apposta. Dan jinkiseb billi jiġu żviluppati materjali ta 'kisi uniċi bħal graphene/germanium28, djamant iswed29 u kisjiet tal-karbonju simili djamanti drogati ZnO30 li huma reżistenti għall-batterja, teknoloġija li timmassimizza l-iżvilupp tat-tossiċità u reżistenza minħabba l-formazzjoni tal-bijofilm huma mnaqqsa b'mod sinifikanti. qed isiru aktar popolari.Għalkemm it-tliet proċeduri huma kapaċi jipproduċu effetti antimikrobiċi fuq uċuħ miksija, kull waħda għandha s-sett ta 'limitazzjonijiet tagħhom li għandhom jiġu kkunsidrati meta jiġu żviluppati strateġiji ta' applikazzjoni.
Prodotti bħalissa fis-suq huma mxekkla minn żmien insuffiċjenti biex janalizzaw u jittestjaw kisjiet protettivi għal ingredjenti bijoloġikament attivi. Il-kumpaniji jsostnu li l-prodotti tagħhom se jipprovdu lill-utenti b'aspetti funzjonali mixtieq;madankollu, dan kien ostaklu għas-suċċess tal-prodotti bħalissa fis-suq. Komposti derivati ​​mill-fidda huma użati fil-maġġoranza vasta tat-terapiji antimikrobiċi issa disponibbli għall-konsumaturi. Dawn il-prodotti huma żviluppati biex jipproteġu lill-utenti mill-effetti potenzjalment perikolużi tal-mikro-organiżmi. ġewwa u barra għadu qed juri li huwa biċċa xogħol skoraġġanti. Dan huwa minħabba r-riskji assoċjati kemm għas-saħħa kif ukoll għas-sigurtà. L-iskoperta ta’ aġent antimikrobiku li jagħmel inqas ħsara lill-bnedmin u li wieħed isib kif jiġi inkorporat fis-sottostrati tal-kisi b’ħajja itwal fuq l-ixkaffa huwa għan imfittex ħafna38. tagħmel dan billi tinibixxi l-adeżjoni batterjali inizjali (inkluż li tikkontrobatta l-formazzjoni ta 'saff ta' proteina fuq il-wiċċ) jew billi toqtol il-batterja billi tinterferixxi mal-ħajt taċ-ċellula.
Fundamentalment, il-kisi tal-wiċċ huwa l-proċess li jitqiegħed saff ieħor fuq il-wiċċ ta 'komponent biex itejjeb il-kwalitajiet relatati mal-wiċċ. toħloq il-kisi.
(a) Daħla li turi t-tekniki ewlenin tal-fabbrikazzjoni użati għall-wiċċ, u (b) vantaġġi u żvantaġġi magħżula tat-teknika tal-isprej kiesaħ.
It-teknoloġija tal-isprej kiesaħ taqsam ħafna xebh mal-metodi tal-isprej termali konvenzjonali. Madankollu, hemm ukoll xi proprjetajiet fundamentali ewlenin li jagħmlu l-proċess tal-isprej kiesaħ u l-materjali tal-isprej kiesaħ partikolarment uniku. It-teknoloġija tal-isprej kiesaħ għadha fil-bidu tagħha, iżda għandha futur sabiħ. jiġi mdewweb sabiex jiddepożita fuq is-sottostrat. Ovvjament, dan il-proċess ta 'kisi tradizzjonali mhuwiex adattat għal materjali sensittivi ħafna għat-temperatura bħal nanokristalli, nanopartiċelli, ħġieġ amorfu u metalliku40, 41, 42. Barra minn hekk, materjali tal-kisi tal-isprej termali dejjem juru livelli għoljin ta' porożità u ossidi. , (ii) flessibbiltà fl-għażliet tal-kisi tas-sottostrat, (iii) assenza ta 'trasformazzjoni tal-fażi u tkabbir tal-qamħ, (iv) qawwa għolja ta' bond1,39 (Fig.2b).Barra minn hekk, materjali tal-kisi tal-isprej kiesaħ għandhom reżistenza għolja għall-korrużjoni, saħħa u ebusija għolja, konduttività elettrika għolja u densità għolja41.Contrary għall-vantaġġi tal-proċess tal-isprej kiesaħ, għad hemm xi żvantaġġi għall-użu ta 'din it-teknika, kif muri fil-Figura 2b.Meta kisi ta' trab taċ-ċeramika pur bħal Al2O3, TiO2, l-idejn, metodu ta 'l-isprej, eċċ. trabijiet komposti taċ-ċeramika/metall jistgħu jintużaw bħala materja prima għall-kisi. L-istess jgħodd għal metodi oħra ta 'sprej termali. Uċuħ ikkumplikati u uċuħ tal-pajpijiet ta' ġewwa għadhom diffiċli biex jiġu sprejjati.
Minħabba li x-xogħol attwali għandu l-għan li juża trabijiet tal-ħġieġ metalliċi bħala materjali tal-kisi mhux maħduma, huwa ċar li l-bexx termali konvenzjonali ma jistax jintuża għal dan il-għan. Dan huwa minħabba li trabijiet tal-ħġieġ metalliċi jikkristallizzaw f'temperaturi għoljin1.
Ħafna mill-għodod użati fl-industriji mediċi u tal-ikel huma magħmula minn ligi tal-istainless steel awstenitiku (SUS316 u SUS304) b'kontenut ta 'kromju bejn 12 u 20% wt għall-produzzjoni ta' strumenti kirurġiċi. juru proprjetajiet antimikrobiċi sinifikanti38,39.Dan jikkuntrasta mar-reżistenza għolja għall-korrużjoni tagħhom. Wara dan, jista 'jiġi mbassar l-iżvilupp ta' infezzjoni u infjammazzjoni, li hija prinċipalment ikkawżata minn adeżjoni batterjali u kolonizzazzjoni fuq il-wiċċ tal-bijomaterjali tal-istainless steel. Diffikultajiet sinifikanti jistgħu jinqalgħu minħabba diffikultajiet sinifikanti assoċjati ma 'adeżjoni batterjali u bijofilm li jista' jwassal direttament għal deterjorament ta 'mogħdijiet ta' saħħa u bijofilm li jista 'jwassal b'mod dirett għas-saħħa. jaffettwaw is-saħħa tal-bniedem.
Dan l-istudju huwa l-ewwel fażi ta 'proġett iffinanzjat mill-Fondazzjoni tal-Kuwajt għall-Avvanz tax-Xjenza (KFAS), Kuntratt Nru 2010-550401, biex tinvestiga l-fattibilità tal-produzzjoni ta' trabijiet ternarji tal-ħġieġ metalliku Cu-Zr-Ni bl-użu tat-teknoloġija MA (Tabella 1) għall-produzzjoni ta 'film antibatteriku / proġett ta' kisi tal-wiċċ, minħabba t-tieni fażi tal-kisi ta 'Jannar, 204. teżamina l-karatteristiċi tal-korrużjoni elettrokimika u l-proprjetajiet mekkaniċi tas-sistema fid-dettall.Se jsiru testijiet mikrobijoloġiċi dettaljati għal speċi batterjali differenti.
F'dan id-dokument, l-effett tal-kontenut ta 'element ta' liga Zr fuq il-kapaċità tal-iffurmar tal-ħġieġ (GFA) huwa diskuss ibbażat fuq karatteristiċi morfoloġiċi u strutturali. Barra minn hekk, ġew diskussi wkoll il-proprjetajiet antibatteriċi tal-kisi tat-trab tal-ħġieġ metalliku miksi / SUS304 kompost. sistemi.Bħala eżempji rappreżentattivi, ligi tal-ħġieġ metalliku Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr20Ni30 intużaw f'dan l-istudju.
F'din it-taqsima, il-bidliet morfoloġiċi ta 'trabijiet Cu, Zr u Ni elementali fit-tħin tal-ballun ta' enerġija baxxa huma ppreżentati. Bħala eżempji illustrattivi, żewġ sistemi differenti li jikkonsistu f'Cu50Zr20Ni30 u Cu50Zr40Ni10 se jintużaw bħala eżempji rappreżentattivi.
Karatteristiċi metallografiċi ta 'trabijiet ta' liga mekkanika (MA) miksuba wara stadji differenti tal-ħin tat-tħin tal-ballun. Immaġini tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar tal-emissjoni tal-post (FE-SEM) ta 'trabijiet MA u Cu50Zr40Ni10 miksuba wara ħinijiet ta' tħin bil-ballun ta 'enerġija baxxa ta' 3, 12 u 50 h huma murija f'(a), (c) u (c) u (c) u (c) u (c) u (c) u (c) u (c) u (c) immaġnijiet korrispondenti għall-istess sistema tal-MA. Is-sistema Cu50Zr40Ni10 meħuda wara ż-żmien huma murija f'(b), (d) u ​​(f).
Waqt it-tħin tal-ballun, l-enerġija kinetika effettiva li tista 'tiġi trasferita għat-trab tal-metall hija affettwata mill-kombinazzjoni ta' parametri, kif muri f'Fig. 1a.Dan jinkludi ħabtiet bejn blalen u trab, shearing kompressiv ta 'trab imwaħħal bejn jew bejn midja tat-tħin, impatt ta' blalen li jaqgħu, shear u xedd minħabba tkaxkir tal-boċċa li jiċċaqilqu permezz ta 'ċaqliq tal-boċċi li jkaxkru l-medja tat-tixrid tal-boċċi minn xokk u tkaxkir. Fig. 1a).Elementali Cu, Zr, u Ni trabijiet kienu severament deformati minħabba l-iwweldjar kiesaħ fl-istadju bikri ta 'MA (3 h), li jirriżultaw fi partiċelli kbar ta' trab (> 1 mm fid-dijametru). żieda fl-enerġija kinetika tal-mitħna tal-ballun, li tirriżulta fid-dekompożizzjoni tat-trab kompost fi trabijiet ifjen (inqas minn 200 µm), kif muri fil-Fig. jiġġenera fażijiet ġodda.
Fil-qofol tal-proċess MA (wara 50 siegħa), il-metallografija flaky kienet viżibbli biss ftit (Fig. 3e, f), iżda l-wiċċ illustrat tat-trab wera metallografija mera.Dan ifisser li l-proċess MA tlesta u seħħet il-ħolqien ta 'fażi ta' reazzjoni waħda. Il-kompożizzjoni elementali tar-reġjuni indiċjati f'Fig. scopy (FE-SEM) flimkien ma 'l-enerġija dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (IV).
Fit-Tabella 2, il-konċentrazzjonijiet elementali ta 'elementi ta' liga huma murija bħala perċentwali tal-piż totali ta 'kull reġjun magħżul fil-Fig. 3e, f. Meta jitqabblu dawn ir-riżultati mal-kompożizzjonijiet nominali tal-bidu ta' Cu50Zr20Ni30 u Cu50Zr40Ni10 elenkati fit-Tabella 1, wieħed jista 'jara li l-kompożizzjonijiet ta' dawn iż-żewġ prodotti finali għandhom komponenti ta 'valur nominali aktar simili għal reġjuni. d fil-Fig. 3e,f ma jimplikawx deterjorament sinifikanti jew fluttwazzjoni fil-kompożizzjoni ta 'kull kampjun minn reġjun għal ieħor.Dan huwa evidenzjat mill-fatt li m'hemm l-ebda bidla fil-kompożizzjoni minn reġjun għal ieħor.Dan jindika l-produzzjoni ta 'trab tal-liga omoġenja, kif muri fit-Tabella 2.
Mikrografi FE-SEM tat-trab tal-prodott finali Cu50(Zr50−xNix) inkisbu wara 50 darba MA, kif muri fil-Fig. 4a–d, fejn x huwa 10, 20, 30 u 40 at.%, rispettivament. li jvarjaw minn 73 sa 126 nm, kif muri fil-Figura 4.
Karatteristiċi morfoloġiċi tat-trabijiet Cu50(Zr50−xNix) miksuba wara ħin MA ta '50 h.Għas-sistemi Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, l-immaġini FE-SEM tat-trabijiet huma murija wara 50Zr40Ni10, (a) u MA rispettivament (b), (d) u ​​darbiet (b) rispettivament.
Qabel ma tgħabbew it-trab ġo alimentatriċi tal-isprej kiesaħ, l-ewwel ġew ivvibrati f'etanol ta' grad analitiku għal 15-il minuta u mbagħad imnixxfa f'150 ° C għal 2 sigħat. Mikrografi FE-SEM u l-immaġini EDS korrispondenti tal-elementi tal-liga Cu, Zr u Ni tal-liga Cu50Zr30Ni20 miksuba wara 50 siegħa ta 'ħin M, rispettivament. Għandu jiġi nnutat li t-trab tal-liga prodotti wara dan il-pass huma omoġenji peress li ma juru l-ebda fluttwazzjoni ta' kompożizzjoni lil hinn mil-livell sub-nanometru 5, kif muri fil-Figura 5.
Morfoloġija u distribuzzjoni elementali lokali ta 'trab MG Cu50Zr30Ni20 miksub wara 50 MA darbiet permezz ta' spettroskopija tar-raġġi X FE-SEM / dispersive ta 'enerġija (EDS).
Il-mudelli XRD ta 'trabijiet Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 u Cu50Zr20Ni30 liegi mekkanikament miksuba wara MA ħin ta' 50 siegħa huma murija fil-Fig. 6a-d, rispettivament.
Mudelli XRD ta '(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 u (d) Cu50Zr20Ni30 trab wara ħin MA ta' 50 h. Il-kampjuni kollha mingħajr eċċezzjoni wrew mudell ta 'diffużjoni halo, li jimplika l-formazzjoni ta' fażi amorfa.
Il-mikroskopija elettronika tat-trażmissjoni b'riżoluzzjoni għolja ta' emissjoni tal-kamp (FE-HRTEM) intużat biex tosserva bidliet strutturali u tifhem l-istruttura lokali tat-trabijiet li jirriżultaw mit-tħin tal-ballun f'ħinijiet MA differenti. Immaġini FE-HRTEM tat-trab miksuba wara l-istadji bikrija (6 h) u intermedji (18 h) tat-tħin għal Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 u Cu50Zr30Ni20 huma murija rispettivament. għall-immaġni tal-kamp qawwi (BFI) tat-trab prodott wara MA​​ 6 h, it-trab huwa magħmul minn ħbub kbar b'konfini definiti sew tal-elementi fcc-Cu, hcp-Zr u fcc-Ni, u m'hemm l-ebda sinjal li l-fażi ta 'reazzjoni ffurmat, kif muri fil-Fig. 7a. mudell ta 'azzjoni (Fig. 7b), li jindika l-preżenza ta' kristalli kbar u n-nuqqas ta 'fażi reattiva.
Karatterizzazzjoni strutturali lokali ta 'trab MA miksub wara stadji bikrija (6 h) u intermedji (18 h) . ).
Kif muri f'Fig. 7c, l-estensjoni tat-tul tal-MA għal 18 h irriżulta f'difetti severi tal-kannizzata flimkien ma 'deformazzjoni tal-plastik. Matul dan l-istadju intermedju tal-proċess MA, it-trab juri diversi difetti, inklużi difetti ta' stivar, difetti tal-kannizzata, u difetti fil-punt (Figura 7). 7c).
L-istruttura lokali tat-trab Cu50Z30Ni20 mitħun għal 36 h MA ħin għandha l-formazzjoni ta 'nanograins ultrafine inkorporati f'matriċi multa amorfa, kif muri fil-Fig. żona) għal ~ 74 at.% (żona rikka), li tindika l-formazzjoni ta 'prodotti eteroġeni. Barra minn hekk, l-SADPs korrispondenti tat-trab miksuba wara tħin f'dan l-istadju juru ċrieki primarji u sekondarji li jxerrdu l-halo ta' fażi amorfa, li jikkoinċidu ma 'punti li jaqtgħu assoċjati ma' dawk l-elementi ta 'liga mhux maħduma, kif muri fil-Fig. 8b.
Lil hinn minn 36 h-Cu50Zr30Ni20 trab karatteristiċi strutturali lokali nanoskala. (a) Immaġini ta 'kamp qawwi (BFI) u korrispondenti (b) SADP ta' trab Cu50Zr30Ni20 miksub wara tħin għal 36 siegħa MA ħin.
Qrib it-tmiem tal-proċess MA (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X;10, 20, 30 u 40 at.% trabijiet invarjabbilment għandhom morfoloġija ta 'fażi amorfa labirintika kif muri f'Fig. 9a–d. Fil-SADP korrispondenti ta' kull kompożizzjoni, la diffrazzjonijiet bħal punti u lanqas mudelli annulari li jaqtgħu jistgħu jiġu skoperti. ted SADPs li juru xejriet ta 'diffużjoni halo intużaw ukoll bħala evidenza għall-iżvilupp ta' fażijiet amorfi fil-materjal tal-prodott finali.
Struttura lokali tal-prodott finali tas-sistema MG Cu50 (Zr50−xNix). FE-HRTEM u mudelli ta 'diffrazzjoni ta' nanobeam korrelati (NBDP) ta '(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 u (d) Cu50Zr20Ni30 u (d) Cu50Zr ta' MA miksuba wara 10Zr40Ni10.
L-istabbiltà termali tat-temperatura tat-transizzjoni tal-ħġieġ (Tg), ir-reġjun likwidu subcooled (ΔTx) u t-temperatura tal-kristallizzazzjoni (Tx) bħala funzjoni tal-kontenut Ni (x) tas-sistema amorfu Cu50(Zr50−xNix) ġiet investigata bl-użu ta' kalorimetrija ta 'skannjar differenzjali (DSC) ta' proprjetajiet taħt il-fluss tal-gass He. r10Ni40 trab tal-liga amorfu miksuba wara ħin MA ta '50 siegħa huma murija fil-Fig. 10a, b, e, rispettivament. Filwaqt li l-kurva DSC ta' amorfu Cu50Zr20Ni30 hija murija separatament fil-Fig. 10c.
Stabbiltà termali ta 'trabijiet Cu50(Zr50−xNix) MG miksuba wara ħin MA ta' 50 siegħa, kif indiċjati mit-temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ (Tg), temperatura tal-kristallizzazzjoni (Tx), u reġjun tal-likwidu sottomkessaħ (ΔTx). Termogrammi tal-kalorimetru tal-iskannjar differenzjali (DSC) ta' (a) Cu50Zr40Zr40)Nic20Zr, Cu50Zr40, Cu500Zr 0Ni30 u (e) Cu50Zr10Ni40 MG trab tal-liga wara ħin MA ta '50 h.Il-mudell tad-diffrazzjoni tar-raġġi X (XRD) tal-kampjun Cu50Zr30Ni20 imsaħħan għal ~ 700 °C f'DSC huwa muri f'(d).
Kif muri fil-Figura 10, il-kurvi DSC tal-kompożizzjonijiet kollha b'konċentrazzjonijiet differenti ta' Ni (x) jindikaw żewġ każijiet differenti, wieħed endotermiku u l-ieħor eżotermiku. 0 kampjun (Fig. 10a), imqiegħed f'526 ° C u 612 ° C, iċċaqlaq il-kontenut (x) għal 20 at.% lejn in-naħa ta 'temperatura baxxa ta' 482 °C u 563 °C b'kontenut ta 'Ni (x), rispettivament, kif muri fil-Figura 10b.Konsegwentement, il-ΔTx ta' 040a 8610Z jonqos minn) 1 °C għal Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b). Għal-liga MG Cu50Zr40Ni10, ġie osservat ukoll li l-valuri ta 'Tg, Tx u ΔTx naqsu għal-livell ta' 447 ° C, 526 ° C u 79 ° C (Fig. 10b). .B'kuntrast, il-valur Tg (507 °C) tal-liga MG Cu50Zr20Ni30 huwa aktar baxx minn dak tal-liga MG Cu50Zr40Ni10;madankollu, it-Tx tiegħu juri valur komparabbli ma 'l-ewwel (612 °C). Għalhekk, ΔTx juri valur ogħla (87 °C), kif muri fil-Fig. 10c.
Is-sistema MG Cu50(Zr50−xNix), billi tieħu l-liga MG Cu50Zr20Ni30 bħala eżempju, tikkristallizza permezz ta 'quċċata eżotermika qawwija fil-fażijiet tal-kristall ta' fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 u orthorhombic-ZrNi (Fig. Kampjun MG (Fig. 10d), li kien imsaħħan għal 700 °C f'DSC.
Figura 11 turi ritratti meħuda matul il-proċess tal-isprej kiesaħ imwettaq fix-xogħol kurrenti. F'dan l-istudju, il-partiċelli tat-trab tal-ħġieġ tal-metall sintetizzati wara ħin MA ta '50 siegħa (tieħu Cu50Zr20Ni30 bħala eżempju) intużaw bħala materja prima antibatterika, u l-pjanċa tal-istainless steel (SUS304) kienet miksija b'teknoloġija tal-bexx kiesaħ is-serje tal-bexx kiesaħ is-serje l-aktar kienet magħżula. metodu effiċjenti fis-serje ta 'sprej termali u jista' jintuża għal materjali sensittivi ta 'temperatura metastabbli tal-metall bħal trab amorfu u nanokristallin, li mhumiex soġġetti għal transizzjonijiet ta' fażi. Dan huwa l-fattur ewlieni fl-għażla ta 'dan il-metodu.
Ritratti fuq il-post juru l-proċedura ta 'bexx kiesaħ użata għal ħames preparazzjonijiet konsekuttivi ta' kisi MG/SUS 304 f'550 °C.
L-enerġija kinetika tal-partiċelli, u għalhekk il-momentum ta 'kull partiċella fil-formazzjoni tal-kisi, għandhom jiġu kkonvertiti f'forom oħra ta' enerġija permezz ta 'mekkaniżmi bħal deformazzjoni plastika (partiċelli inizjali u interazzjonijiet partiċelli-partiċelli fis-sottostrat u interazzjonijiet partiċelli), vojt Konsolidazzjoni, rotazzjoni partiċelli-partiċelli, strain u finalment sħana 39. ħabta elastika, li jfisser li l-partiċelli sempliċiment jerġgħu lura wara l-impatt.Ġie rrimarkat li 90% tal-enerġija tal-impatt applikata għall-materjal tal-partiċelli/sottostrat hija kkonvertita fis-sħana lokali 40 .Barra minn hekk, meta tiġi applikata l-istress tal-impatt, jinkisbu rati għoljin ta 'tensjoni tal-plastik fir-reġjun tal-partiċelli/sottostrat ta' kuntatt fi żmien qasir ħafna41,42.
Id-deformazzjoni tal-plastik hija ġeneralment meqjusa bħala proċess ta 'dissipazzjoni tal-enerġija, jew aktar speċifikament, sors ta' sħana fir-reġjun interfacial.Madankollu, iż-żieda fit-temperatura fir-reġjun interfacial normalment mhix biżżejjed biex tipproduċi tidwib interfacial jew biex tippromwovi b'mod sinifikanti l-interdiffużjoni atomika. L-ebda pubblikazzjoni magħrufa mill-awturi tinvestiga l-effett tal-proprjetajiet ta 'dawn it-trabijiet tal-ħġieġ metalliku fuq trabijiet tal-ħġieġ metalliku li jseħħu adeżjoni fuq trab tal-bexx u depożizzjoni li jseħħu metodu ta' adeżjoni.
Il-BFI tat-trab tal-liga MG Cu50Zr20Ni30 jista 'jidher f'Fig. 12a, li kien miksi fuq sottostrat SUS 304 (Figuri 11, 12b).Kif jidher mill-figura, it-trabijiet miksija jżommu l-istruttura amorfa oriġinali tagħhom peress li għandhom struttura labirintika delikata jew karatteristiċi labirintiċi delikati mingħajr l-ebda preżenza ta 'l-idejn ta' l-immaġini difettużi oħra. fażi estranja, kif issuġġerit minn nanopartiċelli inkorporati fil-matriċi trab miksija MG (Fig. 12a).Figura 12c turi l-mudell ta 'diffrazzjoni nanobeam indiċjat (NBDP) assoċjati ma' reġjun I (Figura 12a).Kif muri fil-Fig. r2Ni metastable flimkien ma 'tetragonal CuO phase.Il-formazzjoni ta' CuO tista 'tiġi attribwita għall-ossidazzjoni tat-trab meta tivvjaġġa miż-żennuna tal-pistola tal-isprej għal SUS 304 fil-miftuħ taħt fluss supersoniku. Min-naħa l-oħra, id-devitrifikazzjoni tat-trabijiet tal-ħġieġ metalliku kisbet il-formazzjoni ta' fażijiet ta 'trattament kubi kbar ta' sprej °C wara 5 30 min kiesaħ.
(a) Immaġini FE-HRTEM ta 'trab MG miksi fuq (b) sottostrat SUS 304 (daħla tal-figura). L-indiċi NBDP tas-simbolu ċirkolari muri f'(a) huwa muri f'(c).
Biex tivverifika dan il-mekkaniżmu potenzjali għall-formazzjoni ta 'nanopartiċelli kubi kbar Zr2Ni, sar esperiment indipendenti.F'dan l-esperiment, it-trabijiet ġew sprejjati minn spray gun f'550 °C fid-direzzjoni tas-sottostrat SUS 304;madankollu, biex jiġi eluċidat l-effett tat-ttemprar tat-trab, dawn tneħħew mill-istrixxa SUS304 malajr kemm jista 'jkun (madwar 60 sekonda).Twettqet sett ieħor ta' esperimenti li fihom it-trab tneħħa mis-sottostrat madwar 180 sekonda wara d-depożizzjoni.
Figuri 13a,b juru immaġini ta 'kamp skur (DFI) miksuba permezz ta' mikroskopija elettronika ta 'trażmissjoni ta' skannjar (STEM) ta 'żewġ materjali sprejjati depożitati fuq substrati SUS 304 għal 60 s u 180 s, rispettivament. L-immaġni tat-trab depożitat għal 60 sekonda m'għandha l-ebda dettall morfoloġiku, li turi featurelessness (Fig. morfu, kif indikat mill-massimi wiesgħa tad-diffrazzjoni primarja u sekondarja murija fil-Figura 14a.Dawn jindikaw in-nuqqas ta preċipitazzjoni metastabbli/mesophase, fejn it-trab iżomm l-istruttura amorfa oriġinali tiegħu.B'kuntrast, it-trab sprejjat fl-istess temperatura (550 °C), iżda jitħalla fuq is-sottostrat għal 180 s, murija l-preċipitazzjoni s, murija fil-vleġġa nano-b3. .