Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद। तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा सीमित CSS समर्थन छ। उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम पार्नुहोस्)। यसै बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
बायोफिल्महरू दीर्घकालीन संक्रमणको विकासमा महत्त्वपूर्ण घटक हुन्, विशेष गरी जब यो चिकित्सा उपकरणहरूको कुरा आउँछ। यो समस्याले चिकित्सा समुदायको लागि ठूलो चुनौती प्रस्तुत गर्दछ, किनकि मानक एन्टिबायोटिकहरूले धेरै सीमित हदसम्म बायोफिल्महरू मात्र नष्ट गर्न सक्छन्। बायोफिल्म गठनको रोकथामले विभिन्न कोटिंग विधिहरू र नयाँ सामग्रीहरूको विकासको नेतृत्व गरेको छ। यी प्रविधिहरूले बायोफिल्म गठनलाई रोक्ने तरिकाले सतहहरूलाई कोट गर्ने लक्ष्य राख्छन्। भिट्रियस धातु मिश्र धातुहरू, विशेष गरी तामा र टाइटेनियम धातुहरू भएकाहरू, आदर्श एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंगहरू बनेका छन्। एकै समयमा, चिसो स्प्रे प्रविधिको प्रयोग बढेको छ किनकि यो तापक्रम संवेदनशील सामग्रीहरू प्रशोधन गर्न उपयुक्त विधि हो। यस अनुसन्धानको लक्ष्यको एक भाग मेकानिकल मिश्र धातु प्रविधिहरू प्रयोग गरेर Cu-Zr-Ni टर्नरीबाट बनेको नयाँ एन्टिब्याक्टेरियल फिल्म मेटालिक गिलास विकास गर्नु थियो। अन्तिम उत्पादन बनाउने गोलाकार पाउडर कम तापक्रममा स्टेनलेस स्टील सतहहरूको चिसो स्प्रेको लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। धातु गिलास लेपित सब्सट्रेटहरूले स्टेनलेस स्टीलको तुलनामा कम्तिमा १ लगले बायोफिल्म गठनलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्षम थिए।
मानव इतिहासभरि, कुनै पनि समाजले आफ्नो विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्न नयाँ सामग्रीहरूको परिचय विकास र प्रवर्द्धन गर्न सक्षम भएको छ, जसले गर्दा विश्वव्यापी अर्थतन्त्रमा उत्पादकत्व र श्रेणीकरण बढेको छ। यो सधैं सामग्री र निर्माण उपकरणहरू डिजाइन गर्ने मानव क्षमता, साथै स्वास्थ्य, शिक्षा, उद्योग, अर्थशास्त्र, संस्कृति र अन्य क्षेत्रहरू एक देश वा क्षेत्रबाट अर्कोमा प्राप्त गर्न सामग्रीहरू निर्माण र विशेषता निर्धारण गर्ने डिजाइनलाई श्रेय दिइएको छ। प्रगति देश वा क्षेत्रको पर्वाह नगरी मापन गरिन्छ। ६० वर्षदेखि, सामग्री वैज्ञानिकहरूले एउटा मुख्य कार्यमा धेरै समय समर्पित गरेका छन्: नयाँ र उन्नत सामग्रीहरूको खोजी। हालैको अनुसन्धानले अवस्थित सामग्रीहरूको गुणस्तर र कार्यसम्पादन सुधार गर्न, साथै पूर्ण रूपमा नयाँ प्रकारका सामग्रीहरूको संश्लेषण र आविष्कार गर्नमा केन्द्रित छ।
मिश्र धातु तत्वहरूको थप, सामग्रीको सूक्ष्म संरचनाको परिमार्जन र थर्मल, मेकानिकल वा थर्मोमेकानिकल उपचार विधिहरूको प्रयोगले विभिन्न सामग्रीहरूको यान्त्रिक, रासायनिक र भौतिक गुणहरूमा उल्लेखनीय सुधार ल्याएको छ। थप रूपमा, अहिलेसम्म अज्ञात यौगिकहरू सफलतापूर्वक संश्लेषित गरिएका छन्। यी निरन्तर प्रयासहरूले उन्नत सामग्रीहरू भनेर चिनिने नवीन सामग्रीहरूको नयाँ परिवारलाई जन्म दिएको छ। न्यानोक्रिस्टल, न्यानोपार्टिकल्स, न्यानोट्यूब, क्वान्टम डट्स, शून्य-आयामी, अनाकार धातु चश्मा, र उच्च-एन्ट्रोपी मिश्र धातुहरू गत शताब्दीको मध्यदेखि संसारमा देखा परेका उन्नत सामग्रीहरूका केही उदाहरणहरू मात्र हुन्। सुधारिएको गुणहरू भएका नयाँ मिश्र धातुहरूको निर्माण र विकासमा, अन्तिम उत्पादन र यसको उत्पादनको मध्यवर्ती चरणहरूमा, असन्तुलनको समस्या प्रायः थपिन्छ। सन्तुलनबाट महत्त्वपूर्ण विचलनहरूलाई अनुमति दिने नयाँ उत्पादन प्रविधिहरूको परिचयको परिणामस्वरूप, धातु चश्मा भनेर चिनिने मेटास्टेबल मिश्र धातुहरूको पूर्ण नयाँ वर्ग पत्ता लागेको छ।
१९६० मा क्यालटेकमा उनको कामले धातु मिश्र धातुहरूको अवधारणामा क्रान्तिकारी परिवर्तन ल्यायो जब उनले लगभग दस लाख डिग्री प्रति सेकेन्डमा तरल पदार्थहरूलाई द्रुत रूपमा ठोस बनाएर Au-25 at.% Si ग्लासी मिश्र धातुहरूलाई संश्लेषित गरे। ४ प्रोफेसर पल डुभ्सको खोजले धातु चश्मा (MS) को इतिहासको सुरुवात मात्र गरेन, तर मानिसहरूले धातु मिश्र धातुहरूको बारेमा कसरी सोच्छन् भन्ने कुरामा पनि परिवर्तन ल्यायो। MS मिश्र धातुहरूको संश्लेषणमा पहिलो अग्रणी अनुसन्धान भएदेखि, लगभग सबै धातु चश्माहरू निम्न विधिहरू मध्ये एक प्रयोग गरेर पूर्ण रूपमा प्राप्त गरिएका छन्: (i) पग्लने वा वाष्पको द्रुत ठोसीकरण, (ii) परमाणु जाली विकार, (iii) शुद्ध धातु तत्वहरू बीच ठोस-अवस्था अमोरफाइजेशन प्रतिक्रियाहरू र (iv) मेटास्टेबल चरणहरूको ठोस चरण संक्रमण।
MG हरूलाई क्रिस्टलसँग सम्बन्धित लामो दूरीको परमाणु क्रमको अनुपस्थितिले छुट्याइन्छ, जुन क्रिस्टलहरूको एक परिभाषित विशेषता हो। आधुनिक संसारमा, धातुको गिलासको क्षेत्रमा ठूलो प्रगति भएको छ। यी रोचक गुणहरू भएका नयाँ सामग्रीहरू हुन् जुन ठोस अवस्था भौतिकीको लागि मात्र होइन, तर धातु विज्ञान, सतह रसायन विज्ञान, प्रविधि, जीवविज्ञान, र अन्य धेरै क्षेत्रहरूको लागि पनि रुचिको विषय हो। यो नयाँ प्रकारको सामग्रीमा कडा धातुहरू भन्दा फरक गुणहरू छन्, जसले यसलाई विभिन्न क्षेत्रहरूमा प्राविधिक अनुप्रयोगहरूको लागि एक रोचक उम्मेदवार बनाउँछ। तिनीहरूसँग केही महत्त्वपूर्ण गुणहरू छन्: (i) उच्च यांत्रिक लचकता र उपज शक्ति, (ii) उच्च चुम्बकीय पारगम्यता, (iii) कम जबरजस्ती, (iv) असामान्य जंग प्रतिरोध, (v) तापमान स्वतन्त्रता। चालकता 6.7।
मेकानिकल मिश्र धातु (MA)1,8 एक अपेक्षाकृत नयाँ विधि हो, जुन पहिलो पटक १९८३९ मा प्रो. के.के. कोक र उनका सहकर्मीहरूले प्रस्तुत गरेका थिए। तिनीहरूले कोठाको तापक्रमको धेरै नजिक परिवेशको तापक्रममा शुद्ध तत्वहरूको मिश्रणलाई पीसेर आकारहीन Ni60Nb40 पाउडरहरू उत्पादन गरे। सामान्यतया, MA प्रतिक्रिया सामान्यतया स्टेनलेस स्टीलबाट बनेको रिएक्टरमा रिएक्टेन्ट पाउडरहरूको प्रसार बन्धनको बीचमा बल मिलमा गरिन्छ। १० (चित्र १क, ख)। त्यसबेलादेखि, यो यान्त्रिक रूपमा प्रेरित ठोस अवस्था प्रतिक्रिया विधि कम (चित्र १ग) र उच्च ऊर्जा बल मिलहरू र रड मिलहरू ११,१२,१३,१४,१५,१६ प्रयोग गरेर नयाँ आकारहीन/धातु गिलास मिश्र धातु पाउडरहरू तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ। विशेष गरी, यो विधि Cu-Ta17 जस्ता अमिश्रणयोग्य प्रणालीहरू साथै Al-ट्रान्जिसन धातु (TM, Zr, Hf, Nb र Ta)१८,१९ र Fe-W20 प्रणालीहरू जस्ता उच्च पग्लने बिन्दु मिश्र धातुहरू तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ। , जुन परम्परागत खाना पकाउने विधिहरू प्रयोग गरेर प्राप्त गर्न सकिँदैन। थप रूपमा, MA लाई धातु अक्साइड, कार्बाइड, नाइट्राइड, हाइड्राइड, कार्बन नानोट्यूब, न्यानोडायमन्डको न्यानोक्रिस्टलाइन र न्यानोकम्पोजिट पाउडर कणहरूको औद्योगिक स्तर उत्पादनको लागि सबैभन्दा शक्तिशाली न्यानोटेक्नोलोजिकल उपकरणहरू मध्ये एक मानिन्छ, साथै माथि-डाउन दृष्टिकोण प्रयोग गरेर व्यापक स्थिरीकरण। १ र मेटास्टेबल चरणहरू।
यस अध्ययनमा Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 धातु गिलास कोटिंग तयार गर्न प्रयोग गरिएको निर्माण विधि देखाउने योजनाबद्ध। (a) कम-ऊर्जा बल मिलिङ विधि प्रयोग गरेर Ni x (x; 10, 20, 30, र 40 at.%) को विभिन्न सांद्रता भएका MC मिश्र धातु पाउडरहरूको तयारी। (a) सुरुवाती सामग्रीलाई उपकरण स्टील बलहरूसँगै उपकरण सिलिन्डरमा लोड गरिन्छ र (b) He वायुमण्डल भरिएको पन्जा बक्समा बन्द गरिन्छ। (c) ग्राइन्डिङको समयमा बलको चाललाई चित्रण गर्ने ग्राइन्डिङ भाँडाको पारदर्शी मोडेल। ५० घण्टा पछि प्राप्त अन्तिम पाउडर उत्पादन SUS 304 सब्सट्रेट (d) मा चिसो स्प्रे कोट गर्न प्रयोग गरिएको थियो।
जब थोक सामग्री सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को कुरा आउँछ, सतह इन्जिनियरिङमा सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को डिजाइन र परिमार्जन समावेश हुन्छ जसले गर्दा मूल थोक सामग्रीमा नभएका केही भौतिक, रासायनिक र प्राविधिक गुणहरू प्रदान गर्न सकिन्छ। सतह उपचार मार्फत प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सकिने केही गुणहरूमा घर्षण, अक्सिडेशन र जंग प्रतिरोध, घर्षण गुणांक, जैविक जडता, विद्युतीय गुणहरू र थर्मल इन्सुलेशन समावेश छन्, केही नाम मात्र। धातुकर्म, मेकानिकल वा रासायनिक विधिहरूद्वारा सतहको गुणस्तर सुधार गर्न सकिन्छ। एक प्रसिद्ध प्रक्रियाको रूपमा, कोटिंगलाई अर्को सामग्रीबाट बनेको थोक वस्तु (सब्सट्रेट) को सतहमा कृत्रिम रूपमा लागू गरिएको सामग्रीको एक वा बढी तहहरूको रूपमा परिभाषित गरिन्छ। यसरी, कोटिंगहरू आंशिक रूपमा इच्छित प्राविधिक वा सजावटी गुणहरू प्राप्त गर्न, साथै वातावरणसँग अपेक्षित रासायनिक र भौतिक अन्तरक्रियाबाट सामग्रीहरूलाई जोगाउन प्रयोग गरिन्छ।
केही माइक्रोमिटर (१०-२० माइक्रोमिटरभन्दा कम) देखि ३० माइक्रोमिटरभन्दा बढी वा धेरै मिलिमिटर मोटाईसम्म उपयुक्त सुरक्षात्मक तहहरू लागू गर्न विभिन्न विधिहरू र प्रविधिहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। सामान्यतया, कोटिंग प्रक्रियाहरूलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: (i) भिजेको कोटिंग विधिहरू, जसमा इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, र हट डिप ग्याल्भेनाइजिंग समावेश छ, र (ii) सोल्डरिंग, हार्डफेसिङ, भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) सहित सुख्खा कोटिंग विधिहरू। ), रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD), थर्मल स्प्रे प्रविधिहरू, र हालसालै चिसो स्प्रे प्रविधिहरू २४ (चित्र १d)।
बायोफिल्महरूलाई माइक्रोबियल समुदायको रूपमा परिभाषित गरिन्छ जुन सतहहरूमा अपरिवर्तनीय रूपमा जोडिएका हुन्छन् र स्व-उत्पादित बाह्य कोशिकीय पोलिमरहरू (EPS) ले घेरिएका हुन्छन्। सतही रूपमा परिपक्व बायोफिल्मको गठनले खाद्य प्रशोधन, पानी प्रणाली र स्वास्थ्य सेवा सहित धेरै उद्योगहरूमा महत्त्वपूर्ण क्षति निम्त्याउन सक्छ। मानवमा, बायोफिल्महरूको गठनसँगै, माइक्रोबियल संक्रमण (एन्टेरोब्याक्टेरियासी र स्टेफिलोकोकी सहित) को 80% भन्दा बढी केसहरू उपचार गर्न गाह्रो हुन्छ। थप रूपमा, परिपक्व बायोफिल्महरू प्लान्क्टोनिक ब्याक्टेरिया कोशिकाहरूको तुलनामा एन्टिबायोटिक उपचारको लागि 1000 गुणा बढी प्रतिरोधी भएको रिपोर्ट गरिएको छ, जुन एक प्रमुख उपचारात्मक चुनौती मानिन्छ। ऐतिहासिक रूपमा, सामान्य जैविक यौगिकहरूबाट व्युत्पन्न एन्टिमाइक्रोबियल सतह कोटिंग सामग्रीहरू प्रयोग गरिएको छ। यद्यपि त्यस्ता सामग्रीहरूमा प्रायः विषाक्त घटकहरू हुन्छन् जुन मानिसहरूलाई सम्भावित रूपमा हानिकारक हुन्छन्, 25,26 यसले ब्याक्टेरियाको प्रसारण र सामग्रीको क्षयबाट बच्न मद्दत गर्न सक्छ।
बायोफिल्म गठनको कारण एन्टिबायोटिक उपचारको लागि ब्याक्टेरियाको व्यापक प्रतिरोधले प्रभावकारी एन्टिमाइक्रोबियल झिल्ली लेपित सतह विकास गर्न आवश्यक भएको छ जुन सुरक्षित रूपमा लागू गर्न सकिन्छ27। भौतिक वा रासायनिक एन्टी-एडेसिभ सतहको विकास जसमा ब्याक्टेरिया कोषहरू बाँध्न सक्दैनन् र आसंजनको कारणले बायोफिल्महरू बनाउन सक्दैनन् यस प्रक्रियामा पहिलो दृष्टिकोण हो27। दोस्रो प्रविधि भनेको कोटिंगहरू विकास गर्नु हो जसले एन्टिमाइक्रोबियल रसायनहरू आवश्यक पर्ने ठाउँमा, अत्यधिक केन्द्रित र अनुकूलित मात्रामा प्रदान गर्दछ। यो ग्राफिन/जर्मेनियम28, कालो हीरा29 र ZnO30-डोप गरिएको हीरा-जस्तो कार्बन कोटिंग्स जस्ता अद्वितीय कोटिंग सामग्रीहरूको विकास मार्फत प्राप्त गरिन्छ जुन ब्याक्टेरिया प्रतिरोधी हुन्छन्, बायोफिल्म गठनको कारणले विषाक्तता र प्रतिरोधको विकासलाई अधिकतम बनाउने प्रविधि। थप रूपमा, ब्याक्टेरिया प्रदूषण विरुद्ध दीर्घकालीन सुरक्षा प्रदान गर्ने कीटाणुनाशक रसायनहरू भएको कोटिंगहरू बढ्दो रूपमा लोकप्रिय हुँदै गइरहेका छन्। जबकि तीनवटै प्रक्रियाहरू लेपित सतहहरूमा एन्टिमाइक्रोबियल गतिविधि प्रयोग गर्न सक्षम छन्, प्रत्येकको आफ्नै सीमितताहरूको सेट छ जुन अनुप्रयोग रणनीति विकास गर्दा विचार गर्नुपर्छ।
हाल बजारमा रहेका उत्पादनहरूमा जैविक रूपमा सक्रिय सामग्रीहरूको लागि सुरक्षात्मक कोटिंगहरूको विश्लेषण र परीक्षण गर्न समयको अभावले बाधा पुर्‍याएको छ। कम्पनीहरूले दाबी गर्छन् कि तिनीहरूका उत्पादनहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई इच्छित कार्यात्मक पक्षहरू प्रदान गर्नेछन्, यद्यपि, यो हाल बजारमा रहेका उत्पादनहरूको सफलताको लागि बाधा बनेको छ। चाँदीबाट प्राप्त यौगिकहरू हाल उपभोक्ताहरूलाई उपलब्ध धेरैजसो एन्टिमाइक्रोबियलहरूमा प्रयोग गरिन्छ। यी उत्पादनहरू प्रयोगकर्ताहरूलाई सूक्ष्मजीवहरूको सम्भावित हानिकारक जोखिमबाट जोगाउन डिजाइन गरिएको हो। ढिलो एन्टिमाइक्रोबियल प्रभाव र चाँदीका यौगिकहरूको सम्बन्धित विषाक्तताले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई कम हानिकारक विकल्प विकास गर्न दबाब बढाउँछ36,37। भित्र र बाहिर काम गर्ने विश्वव्यापी एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंग सिर्जना गर्नु चुनौती नै रहन्छ। यो सम्बन्धित स्वास्थ्य र सुरक्षा जोखिमहरूसँग आउँछ। मानवको लागि कम हानिकारक एन्टिमाइक्रोबियल एजेन्ट पत्ता लगाउनु र लामो शेल्फ लाइफको साथ कोटिंग सब्सट्रेटहरूमा यसलाई कसरी समावेश गर्ने भनेर पत्ता लगाउनु धेरै खोजिएको लक्ष्य हो38। नवीनतम एन्टिमाइक्रोबियल र एन्टिबायोफिल्म सामग्रीहरू प्रत्यक्ष सम्पर्कद्वारा वा सक्रिय एजेन्टको रिलीज पछि नजिकको दायरामा ब्याक्टेरिया मार्न डिजाइन गरिएको हो। तिनीहरूले प्रारम्भिक ब्याक्टेरियाको आसंजनलाई रोकेर (सतहमा प्रोटिन तहको गठन रोक्ने सहित) वा कोषको पर्खालमा हस्तक्षेप गरेर ब्याक्टेरियालाई मारेर यो गर्न सक्छन्।
मूलतः, सतह कोटिंग भनेको सतहको विशेषताहरू सुधार गर्न घटकको सतहमा अर्को तह लगाउने प्रक्रिया हो। सतह कोटिंगको उद्देश्य घटकको नजिकको सतह क्षेत्रको सूक्ष्म संरचना र/वा संरचना परिवर्तन गर्नु हो। सतह कोटिंग विधिहरूलाई विभिन्न विधिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जुन चित्र २क मा संक्षेप गरिएको छ। कोटिंग सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको विधिको आधारमा कोटिंगहरूलाई थर्मल, रासायनिक, भौतिक र इलेक्ट्रोकेमिकल कोटीहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ।
(क) मुख्य सतह निर्माण प्रविधिहरू देखाउने इनसेट, र (ख) कोल्ड स्प्रे विधिका चयन गरिएका फाइदा र बेफाइदाहरू।
चिसो स्प्रे प्रविधि परम्परागत थर्मल स्प्रे प्रविधिहरूसँग धेरै समान छ। यद्यपि, त्यहाँ केही प्रमुख आधारभूत गुणहरू पनि छन् जसले चिसो स्प्रे प्रक्रिया र चिसो स्प्रे सामग्रीहरूलाई विशेष रूपमा अद्वितीय बनाउँछ। चिसो स्प्रे प्रविधि अझै पनि यसको प्रारम्भिक चरणमा छ, तर यसको भविष्य राम्रो छ। केही अवस्थामा, चिसो स्प्रेको अद्वितीय गुणहरूले परम्परागत थर्मल स्प्रे प्रविधिहरूको सीमितताहरू पार गर्दै ठूलो फाइदाहरू प्रदान गर्दछ। यसले परम्परागत थर्मल स्प्रे प्रविधिको महत्त्वपूर्ण सीमितताहरूलाई पार गर्दछ, जसमा पाउडरलाई सब्सट्रेटमा जम्मा गर्न पग्लिनुपर्छ। स्पष्ट रूपमा, यो परम्परागत कोटिंग प्रक्रिया न्यानोक्रिस्टल, न्यानोपार्टिकल्स, अनाकार र धातु चश्मा जस्ता धेरै तापक्रम संवेदनशील सामग्रीहरूको लागि उपयुक्त छैन40, 41, 42। थप रूपमा, थर्मल स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूमा सधैं उच्च स्तरको पोरोसिटी र अक्साइड हुन्छ। चिसो स्प्रे प्रविधिको थर्मल स्प्रे प्रविधिको तुलनामा धेरै महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्, जस्तै (i) सब्सट्रेटमा न्यूनतम ताप इनपुट, (ii) सब्सट्रेट कोटिंग छनौट गर्न लचिलोपन, (iii) कुनै चरण रूपान्तरण र अन्न वृद्धि, (iv) उच्च चिपकने शक्ति1 .39 (चित्र 2b)। यसको अतिरिक्त, चिसो स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूमा उच्च जंग प्रतिरोध, उच्च शक्ति र कठोरता, उच्च विद्युत चालकता र उच्च घनत्व हुन्छ। चिसो स्प्रे प्रक्रियाका फाइदाहरूको बावजुद, यस विधिमा अझै पनि केही कमजोरीहरू छन्, जस्तै चित्र २b मा देखाइएको छ। Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, आदि जस्ता शुद्ध सिरेमिक पाउडरहरू कोटिंग गर्दा, चिसो स्प्रे विधि प्रयोग गर्न सकिँदैन। अर्कोतर्फ, सिरेमिक/धातु कम्पोजिट पाउडरहरू कोटिंगहरूको लागि कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। अन्य थर्मल स्प्रेइङ विधिहरूको लागि पनि यही कुरा लागू हुन्छ। कठिन सतहहरू र पाइप भित्री भागहरू अझै पनि स्प्रे गर्न गाह्रो छन्।
वर्तमान काम कोटिंग्सको लागि सुरुवाती सामग्रीको रूपमा धातुको भिट्रियस पाउडरको प्रयोगमा निर्देशित भएको कुरालाई ध्यानमा राख्दै, यो स्पष्ट छ कि यस उद्देश्यको लागि परम्परागत थर्मल स्प्रेइङ प्रयोग गर्न सकिँदैन। यो धातुको भिट्रियस पाउडरहरू उच्च तापक्रममा क्रिस्टलाइज हुने तथ्यको कारणले हो।
चिकित्सा र खाद्य उद्योगहरूमा प्रयोग हुने अधिकांश उपकरणहरू शल्यक्रिया उपकरणहरूको उत्पादनको लागि १२ देखि २० wt.% को क्रोमियम सामग्री भएको अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुहरू (SUS316 र SUS304) बाट बनेका हुन्छन्। यो सामान्यतया स्वीकार गरिएको छ कि स्टील मिश्र धातुहरूमा क्रोमियम धातुको रूपमा प्रयोगले मानक स्टील मिश्र धातुहरूको जंग प्रतिरोधलाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छ। स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुहरू, तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधको बावजुद, महत्त्वपूर्ण एन्टिमाइक्रोबियल गुणहरू छैनन्38,39। यो तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधसँग विपरित छ। त्यस पछि, संक्रमण र सूजनको विकासको भविष्यवाणी गर्न सम्भव छ, जुन मुख्यतया स्टेनलेस स्टील बायोमटेरियलहरूको सतहमा ब्याक्टेरिया आसंजन र उपनिवेशीकरणको कारणले हुन्छ। ब्याक्टेरिया आसंजन र बायोफिल्म गठन मार्गहरूसँग सम्बन्धित महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरूको कारणले महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरू उत्पन्न हुन सक्छन्, जसले खराब स्वास्थ्य निम्त्याउन सक्छ, जसको धेरै परिणामहरू हुन सक्छन् जसले प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष रूपमा मानव स्वास्थ्यलाई असर गर्न सक्छ।
यो अध्ययन कुवेत फाउन्डेसन फर द एडभान्समेन्ट अफ साइन्स (KFAS), अनुबंध नम्बर २०१०-५५०४०१ द्वारा वित्त पोषित परियोजनाको पहिलो चरण हो, जसले MA प्रविधि (तालिका) प्रयोग गरेर धातुको गिलासयुक्त Cu-Zr-Ni टर्नरी पाउडर उत्पादन गर्ने सम्भाव्यताको अनुसन्धान गर्दछ। १) SUS304 एन्टिब्याक्टेरियल सतह सुरक्षा फिल्म/कोटिंगको उत्पादनको लागि। जनवरी २०२३ मा सुरु हुने परियोजनाको दोस्रो चरणमा ग्याल्भेनिक जंग विशेषताहरू र प्रणालीको मेकानिकल गुणहरूको विस्तृत अध्ययन गरिनेछ। विभिन्न प्रकारका ब्याक्टेरियाहरूको लागि विस्तृत सूक्ष्मजीव परीक्षणहरू गरिनेछ।
यस लेखले आकारविज्ञान र संरचनात्मक विशेषताहरूको आधारमा गिलास गठन क्षमता (GFA) मा Zr मिश्र धातु सामग्रीको प्रभावको बारेमा छलफल गर्दछ। यसको अतिरिक्त, पाउडर लेपित धातु गिलास/SUS304 कम्पोजिटको जीवाणुरोधी गुणहरूको बारेमा पनि छलफल गरिएको थियो। यसको अतिरिक्त, बनावटी धातु गिलास प्रणालीहरूको सुपरकूल्ड तरल क्षेत्रमा चिसो स्प्रेइङको क्रममा हुने धातु गिलास पाउडरहरूको संरचनात्मक रूपान्तरणको सम्भावनाको अनुसन्धान गर्न जारी काम गरिएको छ। यस अध्ययनमा Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr20Ni30 धातु गिलास मिश्र धातुहरूलाई प्रतिनिधि उदाहरणको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।
यस खण्डले कम-ऊर्जा बल मिलिङको क्रममा एलिमेन्टल Cu, Zr र Ni को पाउडरमा हुने रूपात्मक परिवर्तनहरू प्रस्तुत गर्दछ। Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 मिलेर बनेको दुई फरक प्रणालीहरू उदाहरणका रूपमा प्रयोग गरिनेछ। MA प्रक्रियालाई तीन अलग-अलग चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जुन ग्राइन्डिङ चरणमा प्राप्त पाउडरको मेटलोग्राफिक विशेषताद्वारा प्रमाणित हुन्छ (चित्र 3)।
बल ग्राइन्डिङका विभिन्न चरणहरू पछि प्राप्त हुने मेकानिकल मिश्र धातुहरू (MA) को पाउडरहरूको मेटलोग्राफिक विशेषताहरू। ३, १२ र ५० घण्टाको लागि कम ऊर्जा बल मिलिङ पछि प्राप्त गरिएका MA र Cu50Zr40Ni10 पाउडरहरूको फिल्ड उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) छविहरू Cu50Zr20Ni30 प्रणालीको लागि (a), (c) र (e) मा देखाइएका छन्, जबकि उही MA मा। समय पछि लिइएका Cu50Zr40Ni10 प्रणालीको सम्बन्धित छविहरू (b), (d), र (f) मा देखाइएका छन्।
बल मिलिङको समयमा, धातुको पाउडरमा स्थानान्तरण गर्न सकिने प्रभावकारी गतिज ऊर्जा चित्र १क मा देखाइए अनुसार प्यारामिटरहरूको संयोजनबाट प्रभावित हुन्छ। यसमा बल र पाउडर बीचको टक्कर, ग्राइन्डिङ मिडियाको बीचमा वा बीचमा अड्किएको पाउडरको शियर कम्प्रेसन, खस्ने बलहरूबाट हुने प्रभाव, बल मिलको गतिशील निकायहरू बीच पाउडर ड्र्यागको कारणले हुने शियर र पहिरन, र लोड गरिएको कल्चर (चित्र १क) मार्फत फैलिने झर्ने बलहरूबाट गुज्रने झट्का तरंग समावेश छ। Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч), что привебокрюкулоку частиц порошка (> 1 mm в diametre)। MA (३ घण्टा) को प्रारम्भिक चरणमा चिसो वेल्डिंगको कारणले गर्दा एलिमेन्टल Cu, Zr, र Ni पाउडरहरू गम्भीर रूपमा विकृत भएका थिए, जसले गर्दा ठूला पाउडर कणहरू (> १ मिमी व्यास) बनेका थिए।यी ठूला कम्पोजिट कणहरू चित्र ३a,b मा देखाइए अनुसार मिश्र धातु तत्वहरूको बाक्लो तहहरू (Cu, Zr, Ni) को गठनद्वारा विशेषता हुन्छन्। MA समय १२ घण्टा (मध्यवर्ती चरण) मा वृद्धि हुँदा बल मिलको गतिज ऊर्जामा वृद्धि भयो, जसले गर्दा मिश्र धातु पाउडरको विघटन साना पाउडरहरूमा (२०० μm भन्दा कम) भयो, चित्र ३c, शहरमा देखाइए अनुसार। यस चरणमा, लागू गरिएको कतरनी बलले चित्र ३c, d मा देखाइए अनुसार पातलो Cu, Zr, Ni संकेत तहहरू सहितको नयाँ धातु सतहको गठनतर्फ डोऱ्याउँछ। फ्लेक्सको इन्टरफेसमा तहहरूको पीसको परिणामस्वरूप, नयाँ चरणहरूको गठनसँगै ठोस-चरण प्रतिक्रियाहरू हुन्छन्।
MA प्रक्रियाको चरम सीमामा (५० घण्टा पछि), फ्लेक मेटालोग्राफी मुश्किलले देखिन्थ्यो (चित्र ३e, f), र पाउडरको पालिश गरिएको सतहमा मिरर मेटालोग्राफी अवलोकन गरिएको थियो। यसको अर्थ MA प्रक्रिया पूरा भयो र एकल प्रतिक्रिया चरण सिर्जना गरियो। चित्र ३e (I, II, III), f, v, vi) मा संकेत गरिएका क्षेत्रहरूको मौलिक संरचना ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) सँग संयोजनमा क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) प्रयोग गरेर निर्धारण गरिएको थियो। (IV)।
तालिका २ मा मिश्र धातु तत्वहरूको मौलिक सांद्रता चित्र ३e, f मा चयन गरिएको प्रत्येक क्षेत्रको कुल द्रव्यमानको प्रतिशतको रूपमा देखाइएको छ। तालिका १ मा दिइएको Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 को प्रारम्भिक नाममात्र रचनाहरूसँग यी परिणामहरूको तुलना गर्दा यी दुई अन्तिम उत्पादनहरूको संरचना नाममात्र रचनाहरूको धेरै नजिक रहेको देखाउँछ। थप रूपमा, चित्र ३e, f मा सूचीबद्ध क्षेत्रहरूको लागि घटकहरूको सापेक्षिक मानहरूले प्रत्येक नमूनाको संरचनामा एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रसम्म उल्लेखनीय गिरावट वा भिन्नतालाई सुझाव दिँदैन। यो तथ्यले प्रमाणित गर्छ कि एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रमा संरचनामा कुनै परिवर्तन छैन। यसले तालिका २ मा देखाइए अनुसार एकरूप मिश्र धातु पाउडरको उत्पादनलाई संकेत गर्दछ।
चित्र ४a-d मा देखाइए अनुसार, Cu50(Zr50-xNix) अन्तिम उत्पादन पाउडरको FE-SEM माइक्रोग्राफहरू ५० MA पटक पछि प्राप्त गरियो, जहाँ x क्रमशः १०, २०, ३० र ४० at.% छ। यो ग्राइन्डिङ चरण पछि, पाउडर भ्यान डेर वाल्स प्रभावको कारणले जम्मा हुन्छ, जसले चित्र ४ मा देखाइए अनुसार ७३ देखि १२६ nm व्यास भएका अति सूक्ष्म कणहरू मिलेर ठूला जम्माहरूको गठन निम्त्याउँछ।
५०-घण्टा MA पछि प्राप्त Cu50(Zr50-xNix) पाउडरहरूको रूपात्मक विशेषताहरू। Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 प्रणालीहरूको लागि, ५० MA पछि प्राप्त पाउडरहरूको FE-SEM छविहरू क्रमशः (a), (b), (c), र (d) मा देखाइएका छन्।
पाउडरहरूलाई चिसो स्प्रे फिडरमा लोड गर्नु अघि, तिनीहरूलाई पहिले विश्लेषणात्मक ग्रेड इथेनॉलमा १५ मिनेटको लागि सोनिकेट गरिएको थियो र त्यसपछि १५०° सेल्सियसमा २ घण्टाको लागि सुकाइएको थियो। कोटिंग प्रक्रियामा प्रायः धेरै गम्भीर समस्याहरू निम्त्याउने एग्लोमेरेसनलाई सफलतापूर्वक लड्न यो कदम चाल्नु पर्छ। MA प्रक्रिया पूरा भएपछि, मिश्र धातु पाउडरहरूको एकरूपताको अनुसन्धान गर्न थप अध्ययनहरू गरियो। चित्र ५a–d मा क्रमशः ५० घण्टा समय M पछि लिइएको Cu50Zr30Ni20 मिश्र धातुको Cu, Zr र Ni मिश्र धातु तत्वहरूको FE-SEM माइक्रोग्राफहरू र सम्बन्धित EDS छविहरू देखाउनुहोस्। यो ध्यान दिनुपर्छ कि यस चरण पछि प्राप्त मिश्र धातु पाउडरहरू एकरूप छन्, किनकि तिनीहरूले चित्र ५ मा देखाइए अनुसार उप-न्यानोमिटर स्तरभन्दा बाहिर कुनै पनि संरचना उतार-चढ़ाव प्रदर्शन गर्दैनन्।
FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) द्वारा ५० MA पछि प्राप्त गरिएको MG Cu50Zr30Ni20 पाउडरमा तत्वहरूको आकार विज्ञान र स्थानीय वितरण। (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, र (d) Ni-Kα को SEM र एक्स-रे EDS इमेजिङ।
५०-घण्टा MA पछि प्राप्त यान्त्रिक रूपमा मिश्रित Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, र Cu50Zr20Ni30 पाउडरहरूको एक्स-रे विवर्तन ढाँचाहरू क्रमशः चित्र 6a-d मा देखाइएको छ। यो ग्राइन्डिङ चरण पछि, फरक Zr सांद्रता भएका सबै नमूनाहरूमा चित्र 6 मा देखाइएको विशेषता हेलो प्रसार ढाँचाहरू सहितको आकारहीन संरचनाहरू थिए।
MA पछि ५० घण्टासम्म Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), र Cu50Zr20Ni30 (d) पाउडरहरूको एक्स-रे विवर्तन ढाँचाहरू। अपवाद बिना सबै नमूनाहरूमा हेलो-डिफ्यूजन ढाँचा अवलोकन गरिएको थियो, जसले अनाकार चरणको गठनलाई संकेत गर्दछ।
विभिन्न MA समयमा बल मिलिङबाट हुने संरचनात्मक परिवर्तनहरू अवलोकन गर्न र पाउडरहरूको स्थानीय संरचना बुझ्न उच्च रिजोल्युसन क्षेत्र उत्सर्जन प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) प्रयोग गरिएको थियो। Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr40Ni10 पाउडरहरू पिस्ने प्रारम्भिक (6 घण्टा) र मध्यवर्ती (18 घण्टा) चरणहरू पछि FE-HRTEM विधिद्वारा प्राप्त पाउडरहरूको छविहरू क्रमशः चित्र 7a मा देखाइएको छ। MA को 6 घण्टा पछि प्राप्त पाउडरको उज्ज्वल-क्षेत्र छवि (BFI) अनुसार, पाउडरमा fcc-Cu, hcp-Zr, र fcc-Ni तत्वहरूको स्पष्ट रूपमा परिभाषित सीमाहरू भएका ठूला अन्नहरू हुन्छन्, र चित्र 7a मा देखाइए अनुसार प्रतिक्रिया चरणको गठनको कुनै संकेत छैन। थप रूपमा, मध्य क्षेत्र (a) बाट लिइएको सहसम्बन्धित चयन गरिएको क्षेत्र विवर्तन ढाँचा (SADP) ले ठूला क्रिस्टलाइटहरूको उपस्थिति र प्रतिक्रियाशील चरणको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्ने तीव्र विवर्तन ढाँचा (चित्र 7b) प्रकट गर्‍यो।
प्रारम्भिक (६ घण्टा) र मध्यवर्ती (१८ घण्टा) चरणहरू पछि प्राप्त MA पाउडरको स्थानीय संरचनात्मक विशेषताहरू। (क) उच्च रिजोल्युसन क्षेत्र उत्सर्जन प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) र (ख) ६ घण्टाको लागि MA उपचार पछि Cu50Zr30Ni20 पाउडरको सम्बन्धित चयन गरिएको क्षेत्र डिफ्र्याक्टोग्राम (SADP)। १८-घण्टा MA पछि प्राप्त Cu50Zr40Ni10 को FE-HRTEM छवि (c) मा देखाइएको छ।
चित्र ७c मा देखाइएझैं, MA को अवधि १८ घण्टामा बढ्दा प्लास्टिक विकृतिसँगै गम्भीर जाली दोषहरू देखा परे। MA प्रक्रियाको यस मध्यवर्ती चरणमा, पाउडरमा विभिन्न दोषहरू देखा पर्छन्, जसमा स्ट्याकिङ दोषहरू, जाली दोषहरू, र बिन्दु दोषहरू समावेश छन् (चित्र ७)। यी दोषहरूले अन्नको सीमानामा ठूला अन्नहरूको टुक्रा टुक्रा पारेर २० nm भन्दा सानो आकारको सबग्रेनमा परिणत गर्दछ (चित्र ७c)।
३६ घण्टा MA को लागि मिल गरिएको Cu50Z30Ni20 पाउडरको स्थानीय संरचना चित्र ८a मा देखाइए अनुसार, अनाकार पातलो म्याट्रिक्समा एम्बेड गरिएको अल्ट्राफाइन न्यानोग्रेनको गठनद्वारा विशेषता हो। EMF को स्थानीय विश्लेषणले देखाएको छ कि चित्र ८a मा देखाइएका न्यानोक्लस्टरहरू उपचार नगरिएका Cu, Zr र Ni पाउडर मिश्र धातुहरूसँग सम्बन्धित छन्। म्याट्रिक्समा Cu को सामग्री ~३२ at.% (खराब क्षेत्र) देखि ~७४ at.% (धनी क्षेत्र) सम्म भिन्न थियो, जसले विषम उत्पादनहरूको गठनलाई संकेत गर्दछ। थप रूपमा, यस चरणमा मिलिङ पछि प्राप्त पाउडरहरूको सम्बन्धित SADP हरूले चित्र ८b मा देखाइए अनुसार, यी उपचार नगरिएका मिश्र धातु तत्वहरूसँग सम्बन्धित तीखो बिन्दुहरूसँग ओभरल्याप हुने प्राथमिक र माध्यमिक हेलो-डिफ्यूजन अनाकार चरण रिंगहरू देखाउँछन्।
३६ घण्टा MA भन्दा बाहिरको Cu50Zr30Ni20 पाउडरको नानोस्केल स्थानीय संरचनात्मक विशेषताहरू। (a) उज्यालो क्षेत्र छवि (BFI) र सम्बन्धित (b) ३६ घण्टा MA को लागि मिलिङ पछि प्राप्त Cu50Zr30Ni20 पाउडरको SADP।
MA प्रक्रिया (५० घन्टा) को अन्त्यतिर, Cu50(Zr50-xNix), X, १०, २०, ३०, र ४० at.% पाउडरहरूमा, अपवाद बिना, चित्रमा देखाइए अनुसार, अनाकार चरणको भूलभुलैया आकारविज्ञान हुन्छ। प्रत्येक संरचनाको सम्बन्धित SADS मा न त बिन्दु विवर्तन न त तीखो कुण्डलीय ढाँचाहरू पत्ता लगाउन सकियो। यसले उपचार नगरिएको क्रिस्टलीय धातुको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, बरु एक अनाकार मिश्र धातु पाउडरको गठनलाई संकेत गर्दछ। हेलो प्रसार ढाँचाहरू देखाउने यी सहसम्बन्धित SADP हरू पनि अन्तिम उत्पादन सामग्रीमा अनाकार चरणहरूको विकासको लागि प्रमाणको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।
Cu50 MS प्रणाली (Zr50-xNix) को अन्तिम उत्पादनको स्थानीय संरचना। (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, र (d) Cu50Zr10Ni40 को FE-HRTEM र सहसम्बन्धित न्यानोबीम विवर्तन ढाँचाहरू (NBDP) MA को ५० घण्टा पछि प्राप्त भयो।
डिफरेंशियल स्क्यानिङ क्यालोरीमेट्री प्रयोग गरेर, He ग्यास प्रवाहमा Cu50(Zr50-xNix) अमोरफस प्रणालीमा Ni (x) को सामग्रीको आधारमा गिलास संक्रमण तापमान (Tg), सुपरकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx) र क्रिस्टलाइजेसन तापमान (Tx) को थर्मल स्थिरता अध्ययन गरिएको थियो। (DSC) गुणहरू। MA पछि ५० घण्टाको लागि प्राप्त Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, र Cu50Zr10Ni40 अमोरफस मिश्र धातुहरूको पाउडरहरूको DSC वक्रहरू क्रमशः चित्र १०a, b, e मा देखाइएको छ। जबकि अमोरफस Cu50Zr20Ni30 को DSC वक्र चित्र १० औं शताब्दीमा छुट्टाछुट्टै देखाइएको छ। यसैबीच, DSC मा ~७००°C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूना चित्र १०g मा देखाइएको छ।
MA पछि ५० घण्टासम्म प्राप्त हुने Cu50(Zr50-xNix) MG पाउडरहरूको थर्मल स्थिरता गिलास संक्रमण तापमान (Tg), क्रिस्टलाइजेसन तापमान (Tx) र सुपरकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx) द्वारा निर्धारण गरिन्छ। MA पछि ५० घण्टासम्म Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), र (e) Cu50Zr10Ni40 MG मिश्र धातु पाउडरहरूको विभेदक स्क्यानिङ क्यालोरीमिटर (DSC) पाउडरहरूको थर्मोग्राम। DSC मा ~७००°C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूनाको एक्स-रे विवर्तन ढाँचा (XRD) (d) मा देखाइएको छ।
चित्र १० मा देखाइएझैं, फरक निकल सांद्रता (x) भएका सबै रचनाहरूको लागि DSC वक्रहरूले दुई फरक केसहरू संकेत गर्दछ, एउटा एन्डोथर्मिक र अर्को एक्सोथर्मिक। पहिलो एन्डोथर्मिक घटना Tg सँग मेल खान्छ, र दोस्रो Tx सँग सम्बन्धित छ। Tg र Tx बीच अवस्थित तेर्सो स्प्यान क्षेत्रलाई सबकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx = Tx – Tg) भनिन्छ। परिणामहरूले देखाउँछन् कि ५२६°C र ६१२°C मा राखिएको Cu50Zr40Ni10 नमूना (चित्र १०a) को Tg र Tx ले सामग्री (x) लाई क्रमशः ४८२°C र ५६३°C को कम तापक्रम पक्ष तिर २०% मा २० सम्म सार्छ। °C, बढ्दो Ni सामग्री (x) को साथ, चित्र १०b मा देखाइएझैं। फलस्वरूप, Cu50Zr30Ni20 (चित्र १०b) को लागि ΔTx Cu50Zr40Ni10 ८६°С (चित्र १०a) बाट ८१°С मा घट्छ। MC Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको लागि, Tg, Tx, र ΔTx को मानहरूमा ४४७°С, ५२६°С, र ७९°С को स्तरमा कमी पनि देखिएको थियो (चित्र १०b)। यसले संकेत गर्दछ कि Ni सामग्रीमा वृद्धिले MS मिश्र धातुको थर्मल स्थिरतामा कमी ल्याउँछ। यसको विपरीत, MC Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातुको Tg (५०७°C) को मान MC Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको भन्दा कम छ; यद्यपि, यसको Tx ले यसको तुलनात्मक मान (६१२°C) देखाउँछ। त्यसकारण, चित्र १० औं शताब्दीमा देखाइए अनुसार ΔTx को उच्च मान (८७°C) छ।
Cu50(Zr50-xNix) MC प्रणाली, उदाहरणको रूपमा Cu50Zr20Ni30 MC मिश्र धातु प्रयोग गरेर, तीव्र एक्जोथर्मिक शिखरबाट fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, र orthorhombic-ZrNi क्रिस्टलीय चरणहरूमा क्रिस्टलाइज हुन्छ (चित्र 10c)। यो चरणको परिवर्तन MG नमूना (चित्र 10d) को एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण द्वारा पुष्टि गरिएको थियो जुन DSC मा 700 °C मा तताइएको थियो।
चित्र ११ मा हालको काममा गरिएको चिसो स्प्रे प्रक्रियाको क्रममा खिचिएका तस्बिरहरू देखाइएको छ। यस अध्ययनमा, MA पछि ५० घण्टासम्म संश्लेषित धातुको गिलासी पाउडर कणहरू (उदाहरणको रूपमा Cu50Zr20Ni30 प्रयोग गरेर) जीवाणुरोधी कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, र स्टेनलेस स्टील प्लेट (SUS304) चिसो स्प्रे लेपित थियो। थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजी शृङ्खलामा कोटिंगको लागि चिसो स्प्रे विधि छनौट गरिएको थियो किनभने यो थर्मल स्प्रे टेक्नोलोजी शृङ्खलामा सबैभन्दा कुशल विधि हो जहाँ यसलाई अनाकार र न्यानोक्रिस्टलाइन पाउडर जस्ता धातु मेटास्टेबल ताप संवेदनशील सामग्रीहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। चरणको अधीनमा छैन। यो यो विधि छनौट गर्ने मुख्य कारक हो। चिसो निक्षेप प्रक्रिया उच्च-वेग कणहरू प्रयोग गरेर गरिन्छ जसले कणहरूको गतिज ऊर्जालाई प्लास्टिक विरूपण, विकृति र सब्सट्रेट वा पहिले जम्मा गरिएका कणहरूसँग ठोक्किएपछि तापमा रूपान्तरण गर्दछ।
क्षेत्रीय तस्बिरहरूले ५५०°C मा MG/SUS ३०४ को लगातार पाँच तयारीहरूको लागि प्रयोग गरिएको चिसो स्प्रे प्रक्रिया देखाउँछन्।
कणहरूको गतिज ऊर्जा, साथै कोटिंगको निर्माणको क्रममा प्रत्येक कणको गति, प्लास्टिक विकृति (म्याट्रिक्समा प्राथमिक कणहरू र अन्तरकण अन्तरक्रिया र कणहरूको अन्तरक्रिया), ठोस पदार्थहरूको अन्तर्देशीय गाँठो, कणहरू बीचको परिक्रमा, विरूपण र सीमित ताप 39 जस्ता संयन्त्रहरू मार्फत ऊर्जाको अन्य रूपहरूमा रूपान्तरण गर्नुपर्छ। थप रूपमा, यदि आउने सबै गतिज ऊर्जालाई थर्मल ऊर्जा र विरूपण ऊर्जामा रूपान्तरण गरिएन भने, परिणाम एक लोचदार टक्कर हुनेछ, जसको अर्थ कणहरू प्रभाव पछि मात्र उफ्रिन्छन्। यो उल्लेख गरिएको छ कि कण/सब्सट्रेट सामग्रीमा लागू गरिएको प्रभाव ऊर्जाको 90% स्थानीय ताप 40 मा रूपान्तरण हुन्छ। थप रूपमा, जब प्रभाव तनाव लागू गरिन्छ, कण/सब्सट्रेट सम्पर्क क्षेत्रमा उच्च प्लास्टिक तनाव दरहरू धेरै छोटो समयमा प्राप्त हुन्छन्41,42।
प्लास्टिक विकृतिलाई सामान्यतया ऊर्जा अपव्ययको प्रक्रियाको रूपमा लिइन्छ, वा बरु, अन्तरमुखीय क्षेत्रमा ताप स्रोतको रूपमा। यद्यपि, अन्तरमुखीय क्षेत्रमा तापक्रममा वृद्धि सामान्यतया अन्तरमुखीय पग्लने वा परमाणुहरूको पारस्परिक प्रसारको महत्त्वपूर्ण उत्तेजनाको लागि पर्याप्त हुँदैन। लेखकहरूलाई थाहा भएको कुनै पनि प्रकाशनले चिसो स्प्रे प्रविधिहरू प्रयोग गर्दा हुने पाउडर आसंजन र बसोबासमा यी धातुको भिट्रियस पाउडरहरूको गुणहरूको प्रभावको अनुसन्धान गरेको छैन।
MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातु पाउडरको BFI चित्र १२a मा देख्न सकिन्छ, जुन SUS ३०४ सब्सट्रेटमा जम्मा गरिएको थियो (चित्र ११, १२b)। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, लेपित पाउडरहरूले आफ्नो मूल अनाकार संरचना कायम राख्छन् किनकि तिनीहरूसँग कुनै क्रिस्टलीय सुविधाहरू वा जाली दोषहरू बिना नाजुक भूलभुलैया संरचना हुन्छ। अर्कोतर्फ, छविले विदेशी चरणको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जुन MG-लेपित पाउडर म्याट्रिक्स (चित्र १२a) मा समावेश गरिएका न्यानोपार्टिकल्स द्वारा प्रमाणित छ। चित्र १२c ले क्षेत्र I (चित्र १२a) सँग सम्बन्धित अनुक्रमित न्यानोबीम विवर्तन ढाँचा (NBDP) देखाउँछ। चित्र १२c मा देखाइए अनुसार, NBDP ले अनाकार संरचनाको कमजोर हेलो-डिफ्यूजन ढाँचा प्रदर्शन गर्दछ र क्रिस्टलीय ठूलो घन मेटास्टेबल Zr2Ni चरण र टेट्रागोनल CuO चरणसँग मिल्दोजुल्दो तीखो दागहरूसँग सहअस्तित्व गर्दछ। स्प्रे गनको नोजलबाट SUS 304 मा खुला हावामा सुपरसोनिक प्रवाहमा सर्दा पाउडरको अक्सिडेशनद्वारा CuO को गठनलाई व्याख्या गर्न सकिन्छ। अर्कोतर्फ, धातुको गिलास पाउडरको विचलनले ३० मिनेटको लागि ५५०°C मा चिसो स्प्रे उपचार पछि ठूला घन चरणहरूको गठन भयो।
(a) (b) SUS 304 सब्सट्रेटमा जम्मा गरिएको MG पाउडरको FE-HRTEM छवि (चित्र इनसेट)। (a) मा देखाइएको गोलो प्रतीकको NBDP सूचकांक (c) मा देखाइएको छ।
ठूला घन Zr2Ni न्यानोपार्टिकल्सको गठनको लागि यो सम्भावित संयन्त्र परीक्षण गर्न, एक स्वतन्त्र प्रयोग गरिएको थियो। यस प्रयोगमा, SUS 304 सब्सट्रेटको दिशामा 550°C मा एटोमाइजरबाट पाउडरहरू स्प्रे गरिएको थियो; यद्यपि, एनिलिङ प्रभाव निर्धारण गर्न, पाउडरहरूलाई SUS304 स्ट्रिपबाट सकेसम्म चाँडो हटाइयो (लगभग 60 सेकेन्ड)। प्रयोगहरूको अर्को श्रृंखला गरिएको थियो जसमा प्रयोग पछि लगभग 180 सेकेन्ड पछि सब्सट्रेटबाट पाउडर हटाइयो।
चित्र १३a,b ले SUS ३०४ सब्सट्रेटहरूमा क्रमशः ६० सेकेन्ड र १८० सेकेन्डको लागि जम्मा गरिएका दुई स्पटर गरिएका सामग्रीहरूको स्क्यानिङ ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (STEM) डार्क फिल्ड (DFI) छविहरू देखाउँछ। ६० सेकेन्डको लागि जम्मा गरिएको पाउडर छविमा रूपात्मक विवरणहरूको अभाव छ, जसले विशेषताहीनता देखाउँछ (चित्र १३a)। यो XRD द्वारा पनि पुष्टि गरिएको थियो, जसले यी पाउडरहरूको समग्र संरचना अनाकार थियो भनेर देखाएको थियो, जुन चित्र १४a मा देखाइएको फराकिलो प्राथमिक र माध्यमिक विवर्तन शिखरहरू द्वारा संकेत गरिएको छ। यसले मेटास्टेबल/मेसोफेज अवक्षेपणको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जसमा पाउडरले यसको मूल अनाकार संरचना कायम राख्छ। यसको विपरीत, उही तापक्रम (५५०°C) मा जम्मा गरिएको तर १८० सेकेन्डको लागि सब्सट्रेटमा छोडिएको पाउडरले नानोसाइज्ड अन्नहरूको निक्षेपण देखाएको छ, जुन चित्र १३b मा तीरहरूले देखाएको छ।