Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
Biofilms पुरानो संक्रमण को विकास मा एक महत्वपूर्ण घटक हो, विशेष गरी जब यो चिकित्सा उपकरणहरु को लागी आउँदछ।यो समस्याले चिकित्सा समुदायको लागि ठूलो चुनौती प्रस्तुत गर्दछ, किनकि मानक एन्टिबायोटिक्सले मात्र धेरै सीमित हदसम्म बायोफिल्महरू नष्ट गर्न सक्छ।बायोफिल्म गठनको रोकथामले विभिन्न कोटिंग विधिहरू र नयाँ सामग्रीहरूको विकासको नेतृत्व गरेको छ।यी प्रविधिहरूले बायोफिल्म गठनलाई रोक्ने तरिकामा सतहहरू कोट गर्ने लक्ष्य राख्छन्।भिट्रेस धातु मिश्रहरू, विशेष गरी ती तामा र टाइटेनियम धातुहरू, आदर्श एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंग्स भएका छन्।योसँगै तापक्रम संवेदनशील सामग्री प्रशोधनका लागि उपयुक्त विधि भएकाले चिसो स्प्रे प्रविधिको प्रयोग बढेको छ ।यस अनुसन्धानको लक्ष्यको अंश मेकानिकल मिश्रित प्रविधिहरू प्रयोग गरेर Cu-Zr-Ni ternary बाट बनेको नयाँ जीवाणुरोधी फिल्म मेटालिक गिलास विकास गर्नु थियो।गोलाकार पाउडर जसले अन्तिम उत्पादन बनाउँछ कम तापक्रममा स्टेनलेस स्टील सतहहरूको चिसो स्प्रेको लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।धातु गिलास लेपित सब्सट्रेटहरू स्टेनलेस स्टीलको तुलनामा कम्तिमा 1 लग द्वारा बायोफिल्म गठनलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्षम थिए।
मानव इतिहास भरि, कुनै पनि समाजले आफ्नो विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्न नयाँ सामग्रीको परिचयको विकास र प्रवर्द्धन गर्न सक्षम भएको छ, फलस्वरूप उत्पादकता बढेको छ र विश्वव्यापी अर्थतन्त्रमा श्रेणी निर्धारण गर्दछ।यसलाई सधैं एक देश वा क्षेत्रबाट अर्को देशमा स्वास्थ्य, शिक्षा, उद्योग, अर्थशास्त्र, संस्कृति र अन्य क्षेत्रहरू प्राप्त गर्न सामग्रीहरू र उत्पादन उपकरणहरू डिजाइन गर्ने मानव क्षमताको साथसाथै सामग्रीहरू निर्माण र विशेषताहरूका लागि श्रेय दिइएको छ।प्रगति देश वा क्षेत्र 2 को पर्वाह नगरी मापन गरिन्छ।60 वर्षको लागि, सामग्री वैज्ञानिकहरूले एउटा मुख्य कार्यमा धेरै समय समर्पित गरेका छन्: नयाँ र उन्नत सामग्रीहरूको खोजी।भर्खरको अनुसन्धानले अवस्थित सामग्रीको गुणस्तर र कार्यसम्पादन सुधार गर्नका साथै नयाँ प्रकारका सामग्रीहरूको संश्लेषण र आविष्कार गर्नमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ।
मिश्रित तत्वहरूको थप, सामग्रीको माइक्रोस्ट्रक्चरको परिमार्जन र थर्मल, मेकानिकल वा थर्मोमेकानिकल उपचार विधिहरूको प्रयोगले विभिन्न सामग्रीको मेकानिकल, रासायनिक र भौतिक गुणहरूमा उल्लेखनीय सुधार ल्याएको छ।थप रूपमा, अहिलेसम्म अज्ञात यौगिकहरू सफलतापूर्वक संश्लेषित गरिएको छ।यी निरन्तर प्रयासहरूले अभिनव सामग्रीहरूको नयाँ परिवारलाई सामूहिक रूपमा उन्नत सामग्री २ भनिन्छ।न्यानोक्रिस्टलहरू, न्यानोकणहरू, नानोट्यूबहरू, क्वान्टम डटहरू, शून्य-आयामी, आकारहीन धातुका चश्माहरू, र उच्च-इन्ट्रोपी मिश्रहरू गत शताब्दीको मध्यदेखि संसारमा देखा परेका उन्नत सामग्रीका केही उदाहरणहरू मात्र हुन्।सुधारिएको गुणहरूको साथ नयाँ मिश्र धातुहरूको निर्माण र विकासमा, अन्तिम उत्पादन र यसको उत्पादनको मध्यवर्ती चरणहरूमा, असंतुलनको समस्या अक्सर थपिएको छ।सन्तुलनबाट महत्त्वपूर्ण विचलनलाई अनुमति दिने नयाँ उत्पादन प्रविधिहरूको परिचयको परिणामको रूपमा, धातुको चश्मा भनेर चिनिने मेटास्टेबल मिश्रहरूको पूर्ण नयाँ वर्ग पत्ता लागेको छ।
1960 मा क्यालटेकमा उनको कामले धातु मिश्रको अवधारणालाई क्रान्तिकारी ल्यायो जब उनले Au-25.% Si ग्लासी मिश्र धातुलाई द्रुत रूपमा तरल पदार्थहरू प्रति सेकेन्डमा एक मिलियन डिग्रीमा संश्लेषित गरे।4 प्रोफेसर पॉल डुभ्सको खोजले इतिहासको धातु चश्मा (एमएस) को शुरुवात मात्र होइन, तर मानिसहरूले धातु मिश्रको बारेमा कसरी सोच्छन् भन्ने कुरामा पनि एक प्रतिमान परिवर्तन ल्यायो।एमएस मिश्र धातुहरूको संश्लेषणमा पहिलो अग्रगामी अनुसन्धानदेखि, लगभग सबै धातुका चश्माहरू निम्न विधिहरू मध्ये एक प्रयोग गरेर पूर्ण रूपमा प्राप्त गरिएको छ: (i) पग्लने वा वाष्पको द्रुत ठोसीकरण, (ii) परमाणु जाली विकार, (iii) शुद्ध धातु तत्वहरू बीचको ठोस अवस्था अमोर्फाइजेशन प्रतिक्रियाहरू र (iv) ठोस चरण संक्रमणको ठोस चरण चरण संक्रमण।
MG हरू क्रिस्टलसँग सम्बन्धित लामो-दायरा परमाणु क्रमको अनुपस्थितिद्वारा छुट्याइन्छ, जुन क्रिस्टलको परिभाषित विशेषता हो।आधुनिक संसारमा, धातु कांच को क्षेत्र मा ठूलो प्रगति भएको छ।यी रोचक गुणहरू भएका नयाँ सामग्रीहरू हुन् जुन ठोस अवस्था भौतिक विज्ञानका लागि मात्र होइन, तर धातु विज्ञान, सतह रसायन विज्ञान, प्रविधि, जीवविज्ञान र अन्य धेरै क्षेत्रहरूमा पनि चासोको विषय हो।यो नयाँ प्रकारको सामग्रीमा गुणहरू छन् जुन कडा धातुहरू भन्दा फरक छन्, यसले विभिन्न क्षेत्रहरूमा प्राविधिक अनुप्रयोगहरूको लागि एक रोचक उम्मेद्वार बनाउँछ।तिनीहरूसँग केही महत्त्वपूर्ण गुणहरू छन्: (i) उच्च यांत्रिक लचीलापन र उपज शक्ति, (ii) उच्च चुम्बकीय पारगम्यता, (iii) कम जबरजस्ती, (iv) असामान्य जंग प्रतिरोध, (v) तापमान स्वतन्त्रता।चालकता 6.7।
मेकानिकल एलोइङ (MA)1,8 एक अपेक्षाकृत नयाँ विधि हो, पहिलो पटक 19839 मा प्रो. के.के. कोक र उनका सहकर्मीहरूद्वारा प्रस्तुत गरिएको थियो।तिनीहरूले कोठाको तापक्रमको धेरै नजिकको परिवेशको तापक्रममा शुद्ध तत्वहरूको मिश्रणलाई पीस गरेर अनाकार Ni60Nb40 पाउडर उत्पादन गरे।सामान्यतया, एमए प्रतिक्रिया रिएक्टरमा रिएक्टेन्ट पाउडरहरूको प्रसार बन्धनको बीचमा गरिन्छ, सामान्यतया स्टेनलेस स्टीलले बनेको, बल मिलमा।१० (चित्र १ क, ख)।त्यसबेलादेखि, यो यान्त्रिक रूपमा प्रेरित ठोस अवस्था प्रतिक्रिया विधि न्यून (चित्र 1c) र उच्च ऊर्जा बल मिलहरू र रड मिलहरू 11,12,13,14,15,16 प्रयोग गरेर नयाँ अमोर्फस/मेटलिक ग्लास मिश्र धातु पाउडरहरू तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ।विशेष गरी, यो विधि Cu-Ta17 जस्ता इमिससिबल प्रणालीहरू साथै अल-ट्रान्जिसन मेटल (TM, Zr, Hf, Nb र Ta) 18,19 र Fe-W20 प्रणालीहरू जस्ता उच्च पग्लने बिन्दु मिश्रहरू तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ।, जुन परम्परागत खाना पकाउने विधिहरू प्रयोग गरेर प्राप्त गर्न सकिँदैन।थप रूपमा, MA लाई मेटल अक्साइडहरू, कार्बाइडहरू, नाइट्राइडहरू, हाइड्राइडहरू, कार्बन नानोट्यूबहरू, नानोडायमन्डहरू, साथै माथि-डाउन दृष्टिकोण प्रयोग गरेर व्यापक स्थिरीकरणको nanocrystalline र nanocomposite पाउडर कणहरूको औद्योगिक स्तर उत्पादनको लागि सबैभन्दा शक्तिशाली न्यानो टेक्नोलोजिकल उपकरणहरू मध्ये एक मानिन्छ।१ र मेटास्टेबल चरणहरू।
यस अध्ययनमा Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 धातु गिलास कोटिंग तयार गर्न प्रयोग गरिएको बनावटी विधि देखाउँदै योजनाबद्ध।(a) कम-ऊर्जा बल मिलिङ विधि प्रयोग गरी Ni x (x; 10, 20, 30, र 40 at.%) को विभिन्न सांद्रताका साथ MC मिश्र धातु पाउडरको तयारी।(a) स्टार्टिङ सामाग्री टुल सिलिन्डरमा टुल स्टिल बलहरू सहित लोड गरिन्छ र (b) He वातावरणले भरिएको पन्जा बक्समा बन्द गरिन्छ।(c) ग्राइन्डिङ भाँडाको पारदर्शी मोडेलले ग्राइन्डिङ गर्दा बलको चाललाई चित्रण गर्छ।50 घण्टा पछि प्राप्त अन्तिम पाउडर उत्पादन कोल्ड स्प्रे कोट SUS 304 सब्सट्रेट (d) को लागी प्रयोग गरिएको थियो।
जब यो बल्क सामग्री सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को लागी आउँदछ, सतह ईन्जिनियरिङ्ले केहि भौतिक, रासायनिक, र प्राविधिक गुणहरू प्रदान गर्न सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को डिजाइन र परिमार्जन समावेश गर्दछ जुन मूल थोक सामग्रीमा अवस्थित छैन।सतह उपचार मार्फत प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सकिने केही गुणहरूमा घर्षण, अक्सिडेशन र जंग प्रतिरोध, घर्षणको गुणांक, बायोइनर्टनेस, विद्युतीय गुणहरू र थर्मल इन्सुलेशन समावेश छन्, केवल केही नामको लागि।सतह गुणस्तर मेटलर्जिकल, मेकानिकल वा रासायनिक विधिहरू द्वारा सुधार गर्न सकिन्छ।एक प्रख्यात प्रक्रियाको रूपमा, कोटिंगलाई अर्को सामग्रीबाट बनाइएको थोक वस्तु (सब्सट्रेट) को सतहमा कृत्रिम रूपमा लागू गरिएको सामग्रीको एक वा बढी तहहरू रूपमा परिभाषित गरिन्छ।यसैले, कोटिंग्स वांछित प्राविधिक वा सजावटी गुणहरू प्राप्त गर्न, साथै वातावरणसँग अपेक्षित रासायनिक र भौतिक अन्तरक्रियाहरूबाट सामग्रीहरू जोगाउन प्रयोग गरिन्छ।
केही माइक्रोमिटर (१०-२० माइक्रोमिटर मुनि) देखि ३० माइक्रोमिटर वा मोटाईमा धेरै मिलिमिटरसम्म उपयुक्त सुरक्षात्मक तहहरू लागू गर्न विभिन्न विधि र प्रविधिहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ।सामान्यतया, कोटिंग प्रक्रियाहरूलाई दुई कोटिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: (i) भिजेको कोटिंग विधिहरू, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, र हट डिप ग्याल्भनाइजिंग, र (ii) ड्राई कोटिंग विधिहरू, सोल्डरिंग, हार्डफेसिङ, भौतिक भाप डिपोजिसन (PVD) सहित।), रासायनिक भाप डिपोजिसन (CVD), थर्मल स्प्रे प्रविधि, र हालसालै चिसो स्प्रे प्रविधि 24 (चित्र 1d)।
बायोफिल्महरूलाई माइक्रोबियल समुदायको रूपमा परिभाषित गरिन्छ जुन सतहहरूमा अपरिवर्तनीय रूपमा संलग्न हुन्छन् र स्वयं-उत्पादित एक्स्ट्रासेलुलर पोलिमर (EPS) द्वारा घेरिएका हुन्छन्।सतही रूपमा परिपक्व बायोफिल्मको गठनले खाद्य प्रशोधन, पानी प्रणाली, र स्वास्थ्य सेवालगायत धेरै उद्योगहरूमा महत्त्वपूर्ण घाटा निम्त्याउन सक्छ।मानवमा, बायोफिल्मको गठनको साथ, माइक्रोबियल संक्रमणका 80% भन्दा बढी केसहरू (एन्टरोब्याक्टेरिया र स्टेफिलोकोसी सहित) उपचार गर्न गाह्रो हुन्छ।थप रूपमा, परिपक्व बायोफिल्महरू प्लान्क्टोनिक ब्याक्टेरियल कोशिकाहरूको तुलनामा एन्टिबायोटिक उपचारमा 1000 गुणा बढी प्रतिरोधी भएको रिपोर्ट गरिएको छ, जुन एक प्रमुख चिकित्सकीय चुनौती मानिन्छ।ऐतिहासिक रूपमा, सामान्य जैविक यौगिकहरूबाट व्युत्पन्न एन्टिमाइक्रोबियल सतह कोटिंग सामग्रीहरू प्रयोग गरिएको छ।यद्यपि त्यस्ता सामग्रीहरूमा प्रायः विषाक्त तत्वहरू हुन्छन् जुन मानिसहरूलाई सम्भावित रूपमा हानिकारक हुन्छन्, 25,26 यसले ब्याक्टेरियाको प्रसारण र सामग्रीको ह्रासबाट बच्न मद्दत गर्न सक्छ।
बायोफिल्म गठनको कारण एन्टिबायोटिक उपचारमा ब्याक्टेरियाको व्यापक प्रतिरोधले प्रभावकारी एन्टिमाइक्रोबियल झिल्ली लेपित सतह विकास गर्न आवश्यक भएको छ जुन सुरक्षित रूपमा लागू गर्न सकिन्छ27।ब्याक्टेरियल कोशिकाहरू बाँध्न र टाँसिएको कारण बायोफिल्महरू बनाउन नसक्ने भौतिक वा रासायनिक विरोधी-चिपकने सतहको विकास यस प्रक्रियाको पहिलो दृष्टिकोण हो।दोस्रो टेक्नोलोजी भनेको एन्टिमाइक्रोबियल केमिकलहरूलाई आवश्यक पर्ने ठाउँमा अत्यधिक केन्द्रित र अनुकूलित मात्रामा पुर्‍याउने कोटिंग्स विकास गर्नु हो।यो graphene/germanium28, black diamond29 र ZnO30-doped डायमण्ड-जस्तो कार्बन कोटिंग्स जस्ता अद्वितीय कोटिंग सामग्रीहरूको विकास मार्फत हासिल गरिएको हो जुन ब्याक्टेरिया प्रतिरोधी हुन्छ, एक प्रविधि जसले बायोफिल्म गठनको कारणले विषाक्तता र प्रतिरोधको विकासलाई अधिकतम बनाउँछ।थप रूपमा, ब्याक्टेरिया प्रदूषण विरुद्ध दीर्घकालीन सुरक्षा प्रदान गर्ने कीटाणुनाशक रसायनहरू समावेश गर्ने कोटिंगहरू बढ्दो लोकप्रिय हुँदैछन्।जबकि सबै तीन प्रक्रियाहरू लेपित सतहहरूमा एन्टिमाइक्रोबियल गतिविधि गर्न सक्षम छन्, प्रत्येकको आफ्नै सीमाहरू छन् जुन अनुप्रयोग रणनीति विकास गर्दा विचार गर्नुपर्छ।
हाल बजारमा रहेका उत्पादनहरू जैविक रूपमा सक्रिय सामग्रीहरूको लागि सुरक्षात्मक कोटिंग्स विश्लेषण र परीक्षण गर्न समयको अभावले बाधित छन्।कम्पनीहरूले दाबी गर्छन् कि तिनीहरूका उत्पादनहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई वांछित कार्यात्मक पक्षहरू प्रदान गर्नेछ, तथापि, यो हाल बजारमा उत्पादनहरूको सफलताको लागि बाधा बनेको छ।चाँदीबाट व्युत्पन्न यौगिकहरू हाल उपभोक्ताहरूको लागि उपलब्ध एन्टिमाइक्रोबियलहरूको विशाल बहुमतमा प्रयोग गरिन्छ।यी उत्पादनहरू प्रयोगकर्ताहरूलाई सूक्ष्म जीवहरूको सम्भावित हानिकारक जोखिमबाट जोगाउन डिजाइन गरिएको हो।ढिलो एन्टिमाइक्रोबियल प्रभाव र चाँदीको यौगिकहरूको सम्बद्ध विषाक्तताले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई कम हानिकारक विकल्प विकास गर्न दबाब बढाउँछ 36,37।भित्र र बाहिर काम गर्ने विश्वव्यापी एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंग सिर्जना गर्नु चुनौतीपूर्ण छ।यो सम्बन्धित स्वास्थ्य र सुरक्षा जोखिम संग आउँछ।मानिसका लागि कम हानिकारक एन्टिमाइक्रोबियल एजेन्ट पत्ता लगाउने र यसलाई लामो शेल्फ लाइफ भएको कोटिंग सब्सट्रेटमा कसरी समावेश गर्ने भनेर पत्ता लगाउने लक्ष्य ३८ पछि धेरै खोजिएको छ।नवीनतम एन्टिमाइक्रोबियल र एन्टिबायोफिल्म सामग्रीहरू प्रत्यक्ष सम्पर्कद्वारा वा सक्रिय एजेन्टको रिलिज पछि ब्याक्टेरियालाई नजिकको दायरामा मार्न डिजाइन गरिएको हो।तिनीहरूले प्रारम्भिक ब्याक्टेरियल आसंजन (सतहमा प्रोटीन तहको गठनलाई रोक्न सहित) रोकेर वा सेल पर्खालमा हस्तक्षेप गरेर ब्याक्टेरिया मारेर यो गर्न सक्छन्।
अनिवार्य रूपमा, सतह कोटिंग सतह विशेषताहरू सुधार गर्न एक घटकको सतहमा अर्को तह लागू गर्ने प्रक्रिया हो।सतह कोटिंग को उद्देश्य एक घटक को निकट सतह क्षेत्र को microstructure र / वा संरचना परिवर्तन गर्न को लागी छ।सतह कोटिंग विधिहरू विभिन्न विधिहरूमा विभाजित गर्न सकिन्छ, जसलाई चित्र 2a मा संक्षेप गरिएको छ।कोटिंगहरू कोटिंग सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको विधिको आधारमा थर्मल, रासायनिक, भौतिक र इलेक्ट्रोकेमिकल कोटीहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
(a) मुख्य सतह निर्माण प्रविधिहरू देखाउने एक इनसेट, र (b) चिसो स्प्रे विधिको चयन गरिएका फाइदाहरू र बेफाइदाहरू।
चिसो स्प्रे प्रविधि परम्परागत थर्मल स्प्रे प्रविधिहरूसँग धेरै समान छ।यद्यपि, त्यहाँ केही मुख्य आधारभूत गुणहरू पनि छन् जसले चिसो स्प्रे प्रक्रिया र चिसो स्प्रे सामग्रीहरूलाई विशेष रूपमा अद्वितीय बनाउँदछ।कोल्ड स्प्रे टेक्नोलोजी अझै पनि यसको बाल्यावस्थामा छ, तर यसको उत्कृष्ट भविष्य छ।केही अवस्थामा, चिसो स्प्रेइङको अद्वितीय गुणहरूले पारंपरिक थर्मल स्प्रेइङ प्रविधिहरूको सीमितताहरू पार गर्दै ठूलो फाइदाहरू प्रदान गर्दछ।यसले परम्परागत थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजीको महत्त्वपूर्ण सीमितताहरू पार गर्दछ, जसमा पाउडरलाई सब्सट्रेटमा जम्मा गर्न पग्लिनुपर्दछ।स्पष्ट रूपमा, यो परम्परागत कोटिंग प्रक्रिया धेरै तापक्रम संवेदनशील सामग्रीहरू जस्तै न्यानोक्रिस्टल, न्यानो कणहरू, आकारहीन र धातु चश्माहरूका लागि उपयुक्त छैन40, 41, 42। साथै, थर्मल स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूमा सधैं उच्च स्तरको पोरोसिटी र अक्साइड हुन्छ।कोल्ड स्प्रे टेक्नोलोजीमा थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजीमा धेरै महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्, जस्तै (i) सब्सट्रेटमा न्यूनतम ताप इनपुट, (ii) सब्सट्रेट कोटिंग छनोटमा लचिलोपन, (iii) कुनै चरण रूपान्तरण र अन्न वृद्धि, (iv) उच्च टाँस्ने शक्ति1.39 (चित्र 2b)।थप रूपमा, चिसो स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूमा उच्च जंग प्रतिरोध, उच्च शक्ति र कठोरता, उच्च विद्युत चालकता र उच्च घनत्व 41 छ।चिसो स्प्रे प्रक्रियाको फाइदाहरूको बावजुद, चित्र 2b मा देखाइए अनुसार यो विधिमा अझै पनि केही कमजोरीहरू छन्।Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, आदि जस्ता शुद्ध सिरेमिक पाउडरहरू कोटिंग गर्दा, चिसो स्प्रे विधि प्रयोग गर्न सकिँदैन।अर्कोतर्फ, सिरेमिक/मेटल कम्पोजिट पाउडरहरू कोटिंग्सका लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।अन्य थर्मल छिड़काउने विधिहरूमा पनि त्यस्तै हुन्छ।कठिन सतहहरू र पाइप भित्री भागहरू अझै पनि स्प्रे गर्न गाह्रो छ।
हालको काम कोटिंग्सको लागि प्रारम्भिक सामग्रीको रूपमा धातुको भिट्रेस पाउडरको प्रयोग गर्न निर्देशित गरिएको छ भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, यो स्पष्ट छ कि यस उद्देश्यका लागि परम्परागत थर्मल स्प्रेइङ प्रयोग गर्न सकिँदैन।यो तथ्यको कारण हो कि धातुको भिट्रेस पाउडरहरू उच्च तापमानमा क्रिस्टलाइज हुन्छन्।
चिकित्सा र खाद्य उद्योगहरूमा प्रयोग हुने अधिकांश उपकरणहरू शल्य चिकित्सा उपकरणहरूको उत्पादनको लागि 12 देखि 20 wt.% को क्रोमियम सामग्रीको साथ अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील मिश्र (SUS316 र SUS304) बाट बनेका छन्।यो सामान्यतया स्वीकार गरिएको छ कि क्रोमियम धातु को इस्पात मिश्र धातु मा एक मिश्र धातु तत्व को रूप मा प्रयोग मानक इस्पात मिश्र को जंग प्रतिरोध को सुधार गर्न सक्छ।स्टेनलेस स्टील मिश्र, तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधको बावजुद, महत्त्वपूर्ण एन्टिमाइक्रोबियल गुणहरू छैनन् 38,39।यो तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोध संग विरोधाभास।त्यस पछि, संक्रमण र सूजनको विकासको भविष्यवाणी गर्न सम्भव छ, जुन मुख्यतया स्टेनलेस स्टील बायोमटेरियलको सतहमा ब्याक्टेरियल आसंजन र उपनिवेशको कारण हो।ब्याक्टेरियल आसंजन र बायोफिल्म गठन मार्गहरूसँग सम्बन्धित महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरूको कारणले महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरू उत्पन्न हुन सक्छ, जसले खराब स्वास्थ्यलाई निम्त्याउन सक्छ, जसले मानव स्वास्थ्यलाई प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष रूपमा असर गर्न सक्ने धेरै परिणामहरू हुन सक्छ।
यो अध्ययन कुवेत फाउन्डेसन फर एडभान्समेन्ट अफ साइन्स (KFAS) द्वारा वित्त पोषित परियोजनाको पहिलो चरण हो, अनुबंध नं।2010-550401, MA टेक्नोलोजी (तालिका) को प्रयोग गरेर धातुको गिलास Cu-Zr-Ni टर्नरी पाउडर उत्पादन गर्ने सम्भाव्यता जाँच गर्न।1) SUS304 जीवाणुरोधी सतह सुरक्षा फिल्म / कोटिंग को उत्पादन को लागी।परियोजनाको दोस्रो चरण, जनवरी 2023 मा सुरु हुने कारणले, ग्याल्भेनिक क्षरण विशेषताहरू र प्रणालीको मेकानिकल गुणहरू विस्तृत रूपमा अध्ययन गर्नेछ।विभिन्न प्रकारका ब्याक्टेरियाहरूको विस्तृत सूक्ष्मजीवविज्ञान परीक्षण गरिनेछ।
यस लेखले मोर्फोलॉजिकल र संरचनात्मक विशेषताहरूमा आधारित ग्लास गठन क्षमता (GFA) मा Zr मिश्र धातु सामग्रीको प्रभावको बारेमा छलफल गर्दछ।थप रूपमा, पाउडर लेपित धातु गिलास/SUS304 कम्पोजिटको जीवाणुरोधी गुणहरू पनि छलफल गरियो।थप रूपमा, निर्माण गरिएको धातु गिलास प्रणालीहरूको सुपर कूल लिक्विड क्षेत्रमा चिसो स्प्रेको समयमा हुने धातु गिलास पाउडरहरूको संरचनात्मक रूपान्तरणको सम्भावनाको अनुसन्धान गर्न जारी कार्यहरू गरिएको छ।Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr20Ni30 धातु ग्लास मिश्रहरू यस अध्ययनमा प्रतिनिधि उदाहरणको रूपमा प्रयोग गरियो।
यस खण्डले कम-ऊर्जा बल मिलिङको समयमा एलिमेन्टल Cu, Zr र Ni को पाउडरहरूमा रूपात्मक परिवर्तनहरू प्रस्तुत गर्दछ।Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 समावेश गरी दुई फरक प्रणालीहरू उदाहरणका रूपमा प्रयोग गरिनेछन्।एमए प्रक्रियालाई तीन अलग-अलग चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जस्तै पीस चरण (चित्र 3) मा प्राप्त पाउडरको मेटालोग्राफिक विशेषता द्वारा प्रमाणित।
मेकानिकल मिश्र धातु (MA) को पाउडर को मेटालोग्राफिक विशेषताहरु बल ग्राइंडिंग को विभिन्न चरणहरु पछि प्राप्त।फिल्ड उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) MA र Cu50Zr40Ni10 पाउडरको छविहरू 3, 12 र 50 घण्टाको लागि कम ऊर्जा बल मिलिङ पछि प्राप्त गरिएको Cu50Zr20Ni30 प्रणालीको लागि (a), (c) र (e) मा देखाइएको छ, जबकि उही MA मा।समय पछि लिइएको Cu50Zr40Ni10 प्रणालीको सम्बन्धित छविहरू (b), (d), र (f) मा देखाइएको छ।
बल मिलिङको समयमा, प्रभावकारी गतिज ऊर्जा जुन धातु पाउडरमा स्थानान्तरण गर्न सकिन्छ, मापदण्डहरूको संयोजनबाट प्रभावित हुन्छ, चित्र 1a मा देखाइएको छ।यसमा बल र पाउडरहरू बीचको टक्कर, ग्राइन्डिङ मिडियाको बीचमा वा बीचमा अड्किएको पाउडरको सियर कम्प्रेसन, बल मिलको चलिरहेको शरीरहरू बीचको पाउडर ड्र्यागले गर्दा हुने बलहरू, कतर र पहिरन, र भारित संस्कृति (चित्र 1a) मार्फत प्रसारित खसेको बलहरूबाट गुज्रिएको झटका लहरहरू समावेश छन्। Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привецбокручать порошка (> 1 mm मा diametre)। एलिमेन्टल Cu, Zr, र Ni पाउडरहरू MA (3 h) को प्रारम्भिक चरणमा चिसो वेल्डिंगको कारण गम्भीर रूपमा विकृत भएका थिए, जसले ठूला पाउडर कणहरू (> 1 मिमी व्यास) को गठन गर्यो।यी ठूला कम्पोजिट कणहरू मिश्रित तत्वहरू (Cu, Zr, Ni) को बाक्लो तहहरूको गठनद्वारा चित्रण गरिन्छ, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ।3a, b.MA समयलाई १२ घन्टा (मध्यवर्ती चरण) मा वृद्धि गर्दा बल मिलको गतिज ऊर्जामा वृद्धि भयो, जसले कम्पोजिट पाउडरलाई सानो पाउडर (२०० μm भन्दा कम) मा विघटन गर्न निम्त्यायो, जस्तै चित्र 3c, शहरमा देखाइएको छ।यस चरणमा, लागू गरिएको कतरण बलले पातलो Cu, Zr, Ni सङ्केत तहहरू सहितको नयाँ धातुको सतहको गठन गर्न नेतृत्व गर्दछ, जस्तै चित्र 3c, d मा देखाइएको छ।फ्लेक्सको इन्टरफेसमा तहहरूको पीसको परिणामको रूपमा, नयाँ चरणहरूको गठनसँगै ठोस-चरण प्रतिक्रियाहरू हुन्छन्।
MA प्रक्रियाको चरमोत्कर्षमा (50 घन्टा पछि), फ्लेक मेटालोग्राफी विरलै देख्न सकिन्छ (चित्र 3e, f), र मिरर मेटालोग्राफी पाउडरको पालिश सतहमा अवलोकन गरिएको थियो।यसको मतलब एमए प्रक्रिया पूरा भयो र एकल प्रतिक्रिया चरण सिर्जना गरियो।फिगमा संकेत गरिएका क्षेत्रहरूको मौलिक संरचना।3e (I, II, III), f, v, vi) ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) सँग संयोजनमा क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) प्रयोग गरेर निर्धारण गरिएको थियो।(IV)।
तालिकामा।मिश्रित तत्वहरूको 2 मौलिक सांद्रता चित्रमा चयन गरिएको प्रत्येक क्षेत्रको कुल द्रव्यमानको प्रतिशतको रूपमा देखाइएको छ।3e, f।तालिका 1 मा दिइएको Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 को प्रारम्भिक नाममात्र रचनाहरूसँग यी परिणामहरू तुलना गर्दा यी दुई अन्तिम उत्पादनहरूको रचनाहरू नाममात्र रचनाहरूसँग धेरै नजिक छन् भनेर देखाउँछ।थप रूपमा, चित्र 3e,f मा सूचीबद्ध क्षेत्रहरूको लागि घटकहरूको सापेक्ष मानहरूले एक क्षेत्रबाट अर्कोमा प्रत्येक नमूनाको संरचनामा महत्त्वपूर्ण गिरावट वा भिन्नताको सुझाव दिँदैन।एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रमा संरचनामा कुनै परिवर्तन नहुने तथ्यले यो प्रमाणित गर्छ।यसले तालिका 2 मा देखाइए अनुसार समान मिश्र धातु पाउडरको उत्पादनलाई संकेत गर्दछ।
Cu50 (Zr50-xNix) अन्तिम उत्पादन पाउडरको FE-SEM माइक्रोग्राफहरू 50 MA पटक पछि प्राप्त गरियो, जस्तै चित्र 4a-d मा देखाइएको छ, जहाँ x क्रमशः 10, 20, 30 र 40% मा देखाइएको छ।यस ग्राइन्डिङ चरण पछि, वान डेर वाल्स प्रभावको कारण पाउडर जम्मा हुन्छ, जसले चित्र 4 मा देखाइए अनुसार 73 देखि 126 एनएमको व्यासको साथ अल्ट्राफाइन कणहरू समावेश गर्ने ठूला समुच्चयहरूको गठनमा जान्छ।
Cu50 (Zr50-xNix) पाउडर को रूपात्मक विशेषताहरु 50-घण्टा MA पछि प्राप्त।Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 प्रणालीहरूको लागि, 50 MA पछि प्राप्त पाउडरहरूको FE-SEM छविहरू क्रमशः (a), (b), (c), र (d), मा देखाइन्छ।
चिसो स्प्रे फिडरमा पाउडरहरू लोड गर्नु अघि, तिनीहरू पहिले 15 मिनेटको लागि विश्लेषणात्मक ग्रेड इथेनोलमा सोनिकेटेड थिए र त्यसपछि 2 घण्टाको लागि 150 डिग्री सेल्सियसमा सुकाइयो।यो कदम सफलतापूर्वक लड्न जम्मा गर्न को लागी लिनु पर्छ, जसले अक्सर कोटिंग प्रक्रियामा धेरै गम्भीर समस्याहरू निम्त्याउँछ।एमए प्रक्रिया पूरा भएपछि, मिश्र धातु पाउडरहरूको एकरूपता जाँच गर्न थप अध्ययनहरू गरियो।अंजीर मा।5a–d ले क्रमशः 50 घन्टा समय M पछि लिइएको Cu50Zr30Ni20 मिश्र धातुको Cu, Zr र Ni मिश्रित तत्वहरूको FE-SEM माइक्रोग्राफ र सम्बन्धित EDS छविहरू देखाउँछ।यो ध्यान दिनुपर्छ कि यस चरण पछि प्राप्त मिश्र धातु पाउडरहरू एकरूप हुन्छन्, किनकि तिनीहरूले चित्र 5 मा देखाइए अनुसार, उप-न्यानोमिटर स्तर भन्दा बाहिर कुनै पनि संरचना उतार-चढ़ावहरू प्रदर्शन गर्दैनन्।
FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) द्वारा 50 MA पछि प्राप्त MG Cu50Zr30Ni20 पाउडरमा तत्वहरूको आकृति विज्ञान र स्थानीय वितरण।(a) SEM र X-ray EDS इमेजिङ (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, र (d) Ni-Kα।
50-घण्टा MA पछि प्राप्त मेकानिकली मिश्रित Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, र Cu50Zr20Ni30 पाउडरहरूको एक्स-रे विवर्तन ढाँचाहरू चित्रमा देखाइएको छ।6a-d, क्रमशः।यस पीस चरण पछि, विभिन्न Zr सांद्रता भएका सबै नमूनाहरूमा चित्र 6 मा देखाइएको विशेषता हलो प्रसार ढाँचाहरूसँग अनाकार संरचनाहरू थिए।
50 घन्टाको लागि MA पछि Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), र Cu50Zr20Ni30 (d) पाउडरहरूको एक्स-रे विवर्तन ढाँचाहरू।एक हलो-प्रसार ढाँचा अपवाद बिना सबै नमूनाहरूमा अवलोकन गरिएको थियो, एक आकारहीन चरणको गठनलाई संकेत गर्दै।
उच्च रिजोल्युसन क्षेत्र उत्सर्जन प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) संरचनात्मक परिवर्तनहरू अवलोकन गर्न र विभिन्न MA समयमा बल मिलिङको परिणामस्वरूप पाउडरहरूको स्थानीय संरचना बुझ्न प्रयोग गरिएको थियो।Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr40Ni10 पाउडरहरू पीस्ने प्रारम्भिक (6 h) र मध्यवर्ती (18 h) चरणहरू पछि FE-HRTEM विधिद्वारा प्राप्त पाउडरहरूको छविहरू चित्रमा देखाइएको छ।7a, क्रमशः।MA को 6 घन्टा पछि प्राप्त पाउडरको उज्यालो-फिल्ड छवि (BFI) अनुसार, पाउडरमा fcc-Cu, hcp-Zr, र fcc-Ni तत्वहरूको स्पष्ट रूपमा परिभाषित सीमाहरू भएका ठूला दानाहरू हुन्छन्, र त्यहाँ प्रतिक्रिया चरणको गठनको कुनै संकेतहरू छैनन्, चित्र 7a मा देखाइएको छ।थप रूपमा, मध्य क्षेत्रबाट लिइएको सहसम्बन्धित क्षेत्र विवर्तन ढाँचा (SADP) ले ठूला क्रिस्टलाइटहरूको उपस्थिति र प्रतिक्रियात्मक चरणको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्ने तीव्र विवर्तन ढाँचा (चित्र 7b) प्रकट गर्‍यो।
प्रारम्भिक (6 h) र मध्यवर्ती (18 h) चरणहरू पछि प्राप्त गरिएको एमए पाउडरको स्थानीय संरचनात्मक विशेषताहरू।(a) उच्च रिजोल्युसन क्षेत्र उत्सर्जन प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) र (b) 6 घण्टाको लागि MA उपचार पछि Cu50Zr30Ni20 पाउडरको सम्बन्धित चयनित क्षेत्र डिफ्र्याक्टोग्राम (SADP)।18-घण्टा MA पछि प्राप्त Cu50Zr40Ni10 को FE-HRTEM छवि (c) मा देखाइएको छ।
अंजीर मा देखाइएको छ।7c, MA को अवधिमा 18 घन्टाको वृद्धिले प्लास्टिक विरूपणको साथ संयोजनमा गम्भीर जाली दोषहरू निम्त्यायो।एमए प्रक्रियाको यस मध्यवर्ती चरणमा, पाउडरमा विभिन्न दोषहरू देखा पर्दछ, स्ट्याकिंग दोषहरू, जाली दोषहरू, र बिन्दु दोषहरू (चित्र 7) सहित।यी दोषहरूले 20 एनएम आकारमा (चित्र 7c) भन्दा सानो सबग्रेनहरूमा अनाजको सीमानामा ठूला दानाहरूलाई टुक्राटुक्रा पार्छ।
36 h MA को लागि मिलाइएको Cu50Z30Ni20 पाउडरको स्थानीय संरचनालाई चित्र 8a मा देखाइएझैं, आकारहीन पातलो म्याट्रिक्समा एम्बेडेड अल्ट्राफाइन न्यानोग्रेन्सको गठनद्वारा चित्रण गरिएको छ।EMF को स्थानीय विश्लेषणले देखायो कि फिगमा देखाइएको न्यानोक्लस्टरहरू।8a उपचार नगरिएको Cu, Zr र Ni पाउडर मिश्रहरूसँग सम्बन्धित छन्।म्याट्रिक्समा Cu को सामग्री ~32 at.% (गरीब क्षेत्र) देखि ~74 at.% (धनी क्षेत्र) मा भिन्न थियो, जसले विषम उत्पादनहरूको गठनलाई संकेत गर्दछ।थप रूपमा, यस चरणमा मिलिंग पछि प्राप्त पाउडरहरूको सम्बन्धित SADP हरूले प्राथमिक र माध्यमिक हलो-डिफ्यूजन अमोर्फस फेज रिंगहरू यी उपचार नगरिएका मिश्र तत्वहरूसँग सम्बन्धित तीखो बिन्दुहरूसँग ओभरल्याप भएको देखाउँछन्, चित्र 8b मा देखाइए अनुसार।
36 h-Cu50Zr30Ni20 पाउडर भन्दा परे नानोस्केल स्थानीय संरचनात्मक सुविधाहरू।(a) उज्यालो क्षेत्र छवि (BFI) र संगत (b) Cu50Zr30Ni20 पाउडर को SADP 36 h MA को लागि मिलिङ पछि प्राप्त।
MA प्रक्रियाको अन्त्यतिर (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, र 40 at.% पाउडरहरू, अपवाद बिना, चित्रमा देखाइए अनुसार, आकारहीन चरणको भूलभुलैया आकारविज्ञान हुन्छ।प्रत्येक रचनाको सम्बन्धित SADS मा न त बिन्दु विवर्तन वा तीव्र कुण्डलीय ढाँचाहरू पत्ता लगाउन सकिँदैन।यसले उपचार नगरिएको क्रिस्टलीय धातुको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, बरु एक अनाकार मिश्र धातु पाउडरको गठन।हेलो डिफ्युजन ढाँचाहरू देखाउने यी सहसंबद्ध SADP हरू अन्तिम उत्पादन सामग्रीमा अनाकार चरणहरूको विकासको लागि प्रमाणको रूपमा पनि प्रयोग गरियो।
Cu50 MS प्रणाली (Zr50-xNix) को अन्तिम उत्पादनको स्थानीय संरचना।(a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, र (d) Cu50Zr10Ni40 को FE-HRTEM र सहसंबद्ध न्यानोबीम विवर्तन ढाँचा (NBDP) 50 घन्टा MA पछि प्राप्त भयो।
विभेदक स्क्यानिङ क्यालोरीमेट्री प्रयोग गरेर, गिलास ट्रान्जिसन तापमान (Tg), सुपर कूल्ड लिक्विड क्षेत्र (ΔTx) र क्रिस्टलाइजेशन तापमान (Tx) को थर्मल स्थिरता Cu50 (Zr50-xNix) अमोर्फस प्रणालीमा Ni (x) को सामग्रीको आधारमा अध्ययन गरिएको थियो।(DSC) He ग्यास प्रवाहमा गुणहरू।50 घन्टाको लागि MA पछि प्राप्त Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, र Cu50Zr10Ni40 अमोर्फस मिश्रहरूको पाउडरको DSC कर्भहरू चित्रमा देखाइएको छ।10a, b, e, क्रमशः।जबकि आकारहीन Cu50Zr20Ni30 को DSC वक्र चित्र 10 औं शताब्दीमा छुट्टै देखाइएको छ, यसैबीच, DSC मा ~700°C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूना चित्र 10g मा देखाइएको छ।
50 घण्टाको लागि MA पछि प्राप्त Cu50 (Zr50-xNix) MG पाउडरहरूको थर्मल स्थिरता गिलास संक्रमण तापमान (Tg), क्रिस्टलाइजेशन तापमान (Tx) र supercooled तरल क्षेत्र (ΔTx) द्वारा निर्धारण गरिन्छ।50 घण्टाको लागि MA पछि Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), र (e) Cu50Zr10Ni40 MG मिश्र धातु पाउडरहरूको भिन्नता स्क्यानिङ क्यालोरिमिटर (DSC) पाउडरहरूको थर्मोग्राम।DSC मा ~700°C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूनाको एक्स-रे विवर्तन ढाँचा (XRD) (d) मा देखाइएको छ।
चित्र 10 मा देखाइए अनुसार, विभिन्न निकेल सांद्रता (x) भएका सबै रचनाहरूका लागि DSC वक्रहरूले दुई फरक केसहरूलाई संकेत गर्दछ, एउटा एन्डोथर्मिक र अर्को एक्जोथर्मिक।पहिलो endothermic घटना Tg संग मेल खान्छ, र दोस्रो Tx संग सम्बन्धित छ।Tg र Tx को बीचमा रहेको तेर्सो स्प्यान क्षेत्रलाई subcooled तरल क्षेत्र (ΔTx = Tx - Tg) भनिन्छ।नतिजाहरूले देखाउँदछ कि Cu50Zr40Ni10 नमूना (चित्र 10a) को Tg र Tx 526°C र 612°C मा राखिएको सामग्री (x) लाई 20 % मा 482°C र 563°C को न्यून तापक्रम पक्ष तर्फ सार्दछ।°C बढ्दो Ni सामग्री (x), क्रमशः, चित्र 10b मा देखाइएको छ।फलस्वरूप, ΔTx Cu50Zr40Ni10 Cu50Zr30Ni20 (चित्र 10b) को लागि 86°C (चित्र 10a) बाट 81°C सम्म घट्छ।MC Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको लागि, Tg, Tx, र ΔTx को मानहरूमा 447°С, 526°С, र 79°С को स्तरहरूमा कमी पनि देखियो (चित्र 10b)।यसले संकेत गर्दछ कि Ni सामग्रीमा भएको वृद्धिले एमएस मिश्र धातुको थर्मल स्थिरतामा कमी ल्याउँछ।यसको विपरित, MC Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातुको Tg (507 °C) को मान MC Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको भन्दा कम छ;यद्यपि, यसको Tx (612 °C) सँग तुलनात्मक मान देखाउँछ।तसर्थ, चित्रमा देखाइए अनुसार ΔTx सँग उच्च मान (87°C) छ।10 औं शताब्दी
Cu50(Zr50-xNix) MC प्रणाली, उदाहरणको रूपमा Cu50Zr20Ni30 MC मिश्र धातु प्रयोग गरेर, fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, र orthorhombic-ZrNi चरण 1Figstalline (अर्थोहोम्बिक-Zr7Cu10) मा तीव्र एक्सोथर्मिक शिखरबाट क्रिस्टलाइज हुन्छ।अमोर्फसबाट क्रिस्टलीयमा यो चरण संक्रमण एमजी नमूना (चित्र 10d) को एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण द्वारा पुष्टि गरिएको थियो जुन DSC मा 700 °C मा तताइएको थियो।
अंजीर मा।11 ले हालको काममा चिसो स्प्रे प्रक्रियाको क्रममा लिइएका फोटोहरू देखाउँदछ।यस अध्ययनमा, 50 घण्टाको लागि MA पछि संश्लेषित धातु गिलास पाउडर कणहरू (उदाहरणको रूपमा Cu50Zr20Ni30 प्रयोग गरेर) एक जीवाणुरोधी कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरियो, र स्टेनलेस स्टील प्लेट (SUS304) कोल्ड स्प्रे लेपित थियो।कोल्ड स्प्रे विधि थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजी श्रृंखलामा कोटिंगको लागि छनौट गरिएको थियो किनभने यो थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजी श्रृंखलामा सबैभन्दा प्रभावकारी विधि हो जहाँ यसलाई अमोर्फस र नानोक्रिस्टलाइन पाउडरहरू जस्ता धातु मेटास्टेबल गर्मी संवेदनशील सामग्रीहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।चरणको अधीनमा छैन।संक्रमण।यो विधि छनौट गर्ने मुख्य कारक हो।चिसो निक्षेप प्रक्रिया उच्च-वेग कणहरू प्रयोग गरी गरिन्छ जसले कणहरूको गतिज ऊर्जालाई सब्सट्रेट वा पहिले जम्मा गरिएका कणहरूसँग प्रभावमा प्लास्टिक विरूपण, विकृति र तापमा रूपान्तरण गर्दछ।
फिल्ड फोटोग्राफहरूले MG/SUS 304 को 550°C मा लगातार पाँचवटा तयारीका लागि प्रयोग गरिएको चिसो स्प्रे प्रक्रिया देखाउँदछ।
कणहरूको गतिज ऊर्जा, साथै कोटिंगको गठनको क्रममा प्रत्येक कणको गति, प्लास्टिक विरूपण (प्राथमिक कणहरू र म्याट्रिक्समा अन्तरकण अन्तरक्रियाहरू र कणहरूको अन्तरक्रिया), ठोसहरूको इन्टरस्टिशियल गाँठहरू, कणहरू बीचको परिक्रमणमा परिक्रमा, कणहरू बीचको परिक्रमण र सबै सीमाहरू बीचमा परिक्रमा नभएको खण्डमा प्लास्टिक विकृति जस्ता संयन्त्रहरू मार्फत ऊर्जाको अन्य रूपहरूमा रूपान्तरण गर्नुपर्छ। गतिज ऊर्जा थर्मल ऊर्जा र विरूपण ऊर्जामा रूपान्तरण हुन्छ, परिणाम एक लोचदार टक्कर हुनेछ, जसको मतलब कणहरू प्रभाव पछि उछाल्छन्।यो नोट गरिएको छ कि कण/सब्सट्रेट सामग्रीमा लागू हुने प्रभाव ऊर्जाको 90% स्थानीय ताप 40 मा रूपान्तरण हुन्छ।थप रूपमा, जब प्रभाव तनाव लागू हुन्छ, उच्च प्लास्टिक तनाव दरहरू कण/सब्सट्रेट सम्पर्क क्षेत्रमा धेरै छोटो समयमा प्राप्त गरिन्छ।41,42।
प्लास्टिक विरूपण सामान्यतया ऊर्जा अपव्यय को एक प्रक्रिया को रूप मा मानिन्छ, वा बरु, इन्टरफेसियल क्षेत्र मा एक गर्मी स्रोत को रूप मा।यद्यपि, इन्टरफेसियल क्षेत्रमा तापक्रममा भएको वृद्धि सामान्यतया इन्टरफेसियल पग्लने वा परमाणुहरूको आपसी प्रसारको महत्त्वपूर्ण उत्तेजनाको घटनाको लागि पर्याप्त हुँदैन।चिसो स्प्रे प्रविधिहरू प्रयोग गर्दा पाउडर टाँसिएको र बसोबास गर्नेमा यी धातु विट्रियस पाउडरहरूको गुणहरूको प्रभावको लेखकहरूलाई थाहा भएको कुनै प्रकाशनले अनुसन्धान गरेको छैन।
MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातु पाउडर को BFI Fig. 12a मा देख्न सकिन्छ, जुन SUS 304 सब्सट्रेट (चित्र 11, 12b) मा जम्मा गरिएको थियो।चित्रबाट देख्न सकिन्छ, लेपित पाउडरहरूले आफ्नो मौलिक अनाकार संरचनालाई कायम राख्छन् किनभने तिनीहरूसँग कुनै क्रिस्टलीय सुविधाहरू वा जाली दोषहरू बिना नाजुक भूलभुलैया संरचना हुन्छ।अर्कोतर्फ, छविले विदेशी चरणको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जस्तै MG-लेपित पाउडर म्याट्रिक्स (Fig. 12a) मा समावेश न्यानो कणहरू द्वारा प्रमाणित।चित्र 12c ले क्षेत्र I (चित्र 12a) सँग सम्बन्धित अनुक्रमित नानोबीम विवर्तन ढाँचा (NBDP) देखाउँछ।अंजीर मा देखाइएको छ।12c, NBDP ले अमोर्फस संरचनाको कमजोर हलो-डिफ्युजन ढाँचा प्रदर्शन गर्दछ र क्रिस्टलीय ठूलो घन मेटास्टेबल Zr2Ni चरण प्लस टेट्रागोनल CuO चरणसँग सम्बन्धित तीक्ष्ण दागहरूसँग सहअस्तित्व गर्दछ।सुपरसोनिक प्रवाहमा खुला हावामा स्प्रे गनको नोजलबाट SUS 304 मा सर्दा पाउडरको अक्सीकरणद्वारा CuO को गठन व्याख्या गर्न सकिन्छ।अर्कोतर्फ, धातुको गिलास पाउडरको डेविट्रिफिकेशनले 30 मिनेटको लागि 550 डिग्री सेल्सियसमा चिसो स्प्रे उपचार पछि ठूला घन चरणहरूको गठन भयो।
(a) MG पाउडरको FE-HRTEM छवि (b) SUS 304 सब्सट्रेट (चित्र इनसेट) मा जम्मा गरियो।(a) मा देखाइएको गोल चिन्हको NBDP अनुक्रमणिका (c) मा देखाइएको छ।
ठूला क्यूबिक Zr2Ni न्यानो कणहरूको गठनको लागि यो सम्भावित संयन्त्र परीक्षण गर्न, एक स्वतन्त्र प्रयोग गरिएको थियो।यस प्रयोगमा, पाउडरहरू एसयूएस 304 सब्सट्रेटको दिशामा 550 डिग्री सेल्सियसमा एटोमाइजरबाट स्प्रे गरिएको थियो;यद्यपि, एनेलिङ प्रभाव निर्धारण गर्न, पाउडरहरू SUS304 पट्टीबाट सकेसम्म चाँडो हटाइयो (लगभग 60 s)।)।प्रयोगहरूको अर्को श्रृंखला गरिएको थियो जसमा पाउडर सब्सट्रेटबाट लगभग 180 सेकेन्ड आवेदन पछि हटाइयो।
फिगर 13a,b ले SUS 304 सब्सट्रेटमा क्रमशः 60 s र 180 s को लागि जम्मा गरिएका दुईवटा स्पटर गरिएको सामग्रीको स्क्यानिङ ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (STEM) डार्क फिल्ड (DFI) छविहरू देखाउँछ।60 सेकेन्डको लागि जम्मा गरिएको पाउडर छविमा आकारविहीन विवरणहरू छैनन्, विशेषताविहीनता देखाउँदै (चित्र 13a)।यो पनि XRD द्वारा पुष्टि गरिएको थियो, जसले देखाउँदछ कि यी पाउडरहरूको समग्र संरचना अनाकार थियो, जस्तै चित्रा 14a मा देखाइएको व्यापक प्राथमिक र माध्यमिक विवर्तन चुचुराहरू द्वारा संकेत गरिएको थियो।यसले मेटास्टेबल/मेसोफेस अवक्षेपणको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जसमा पाउडरले यसको मूल अनाकार संरचना राख्छ।यसको विपरित, एउटै तापक्रम (550°C) मा जम्मा गरिएको तर सब्सट्रेटमा 180 s को लागि छोडिएको पाउडरले नानोसाइज्ड ग्रेनहरूको जम्मा देखाएको छ, जस्तै चित्र 13b मा तीरहरू देखाइएको छ।