Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ సంస్కరణకు పరిమిత CSS మద్దతు ఉంది.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).ఈ సమయంలో, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
దీర్ఘకాలిక అంటువ్యాధుల అభివృద్ధిలో బయోఫిల్మ్‌లు ముఖ్యమైన భాగం, ప్రత్యేకించి వైద్య పరికరాల విషయానికి వస్తే.ప్రామాణిక యాంటీబయాటిక్స్ చాలా పరిమిత స్థాయిలో మాత్రమే బయోఫిల్మ్‌లను నాశనం చేయగలవు కాబట్టి, ఈ సమస్య వైద్య సమాజానికి భారీ సవాలును అందిస్తుంది.బయోఫిల్మ్ ఏర్పడకుండా నిరోధించడం వివిధ పూత పద్ధతులు మరియు కొత్త పదార్థాల అభివృద్ధికి దారితీసింది.ఈ పద్ధతులు బయోఫిల్మ్ ఏర్పడకుండా నిరోధించే పద్ధతిలో ఉపరితలాలను పూయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి.విట్రస్ లోహ మిశ్రమాలు, ముఖ్యంగా రాగి మరియు టైటానియం లోహాలు కలిగినవి, ఆదర్శవంతమైన యాంటీమైక్రోబయల్ పూతలుగా మారాయి.అదే సమయంలో, ఉష్ణోగ్రత సెన్సిటివ్ పదార్థాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి తగిన పద్ధతిగా కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీని ఉపయోగించడం పెరిగింది.మెకానికల్ అల్లాయింగ్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించి Cu-Zr-Ni టెర్నరీతో కూడిన కొత్త యాంటీ బాక్టీరియల్ ఫిల్మ్ మెటాలిక్ గ్లాస్‌ను అభివృద్ధి చేయడం ఈ పరిశోధన యొక్క లక్ష్యంలో భాగం.తుది ఉత్పత్తిని తయారు చేసే గోళాకార పొడి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ఉపరితలాలను చల్లగా చల్లడం కోసం ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుంది.మెటల్ గ్లాస్ కోటెడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో పోలిస్తే బయోఫిల్మ్ నిర్మాణాన్ని కనీసం 1 లాగ్‌తో గణనీయంగా తగ్గించగలిగాయి.
మానవ చరిత్రలో, ఏ సమాజమైనా దాని నిర్దిష్ట అవసరాలకు అనుగుణంగా కొత్త పదార్థాలను ప్రవేశపెట్టడాన్ని అభివృద్ధి చేయగలదు మరియు ప్రోత్సహించగలిగింది, ఫలితంగా ప్రపంచీకరణ ఆర్థిక వ్యవస్థలో ఉత్పాదకత మరియు ర్యాంకింగ్ పెరిగింది.ఇది ఎల్లప్పుడూ ఒక దేశం లేదా ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి ఆరోగ్యం, విద్య, పరిశ్రమ, ఆర్థిక శాస్త్రం, సంస్కృతి మరియు ఇతర రంగాలను సాధించడానికి పదార్థాలు మరియు తయారీ పరికరాలను రూపొందించే మానవ సామర్థ్యానికి, అలాగే పదార్థాలను తయారు చేయడానికి మరియు వర్గీకరించడానికి ఆపాదించబడింది.దేశం లేదా ప్రాంతం2తో సంబంధం లేకుండా పురోగతిని కొలుస్తారు.60 సంవత్సరాలుగా, మెటీరియల్ శాస్త్రవేత్తలు ఒక ప్రధాన పనికి చాలా సమయాన్ని కేటాయించారు: కొత్త మరియు అధునాతన పదార్థాల కోసం అన్వేషణ.ఇటీవలి పరిశోధనలు ఇప్పటికే ఉన్న పదార్థాల నాణ్యత మరియు పనితీరును మెరుగుపరచడం, అలాగే పూర్తిగా కొత్త రకాల పదార్థాలను సంశ్లేషణ చేయడం మరియు కనిపెట్టడంపై దృష్టి సారించాయి.
మిశ్రమ మూలకాల జోడింపు, పదార్థం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం యొక్క మార్పు మరియు థర్మల్, మెకానికల్ లేదా థర్మోమెకానికల్ ట్రీట్మెంట్ పద్ధతుల యొక్క అప్లికేషన్ వివిధ పదార్థాల యాంత్రిక, రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలలో గణనీయమైన మెరుగుదలకు దారితీసింది.అదనంగా, ఇప్పటివరకు తెలియని సమ్మేళనాలు విజయవంతంగా సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి.ఈ నిరంతర ప్రయత్నాల వల్ల సమిష్టిగా అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్2 అని పిలువబడే వినూత్న మెటీరియల్‌ల కొత్త కుటుంబానికి దారితీసింది.నానోక్రిస్టల్స్, నానోపార్టికల్స్, నానోట్యూబ్‌లు, క్వాంటం డాట్‌లు, జీరో డైమెన్షనల్, అమోర్ఫస్ మెటాలిక్ గ్లాసెస్ మరియు హై-ఎంట్రోపీ అల్లాయ్‌లు గత శతాబ్దం మధ్యకాలం నుండి ప్రపంచంలో కనిపించిన అధునాతన పదార్థాలకు కొన్ని ఉదాహరణలు.మెరుగైన లక్షణాలతో కొత్త మిశ్రమాల తయారీ మరియు అభివృద్ధిలో, తుది ఉత్పత్తిలో మరియు దాని ఉత్పత్తి యొక్క ఇంటర్మీడియట్ దశల్లో, అసమతుల్యత సమస్య తరచుగా జోడించబడుతుంది.సమతౌల్యం నుండి గణనీయమైన వ్యత్యాసాలను అనుమతించే కొత్త ఉత్పాదక పద్ధతుల పరిచయం ఫలితంగా, మెటాలిక్ గ్లాసెస్ అని పిలువబడే మెటాస్టేబుల్ మిశ్రమాల యొక్క సరికొత్త తరగతి కనుగొనబడింది.
1960లో కాల్‌టెక్‌లో అతని పని, సెకనుకు దాదాపు మిలియన్ డిగ్రీల వద్ద ద్రవాలను వేగంగా పటిష్టం చేయడం ద్వారా Au-25 వద్ద.% Si గాజు మిశ్రమాలను సంశ్లేషణ చేసినప్పుడు లోహ మిశ్రమాల భావనను విప్లవాత్మకంగా మార్చింది.4 ప్రొఫెసర్ పాల్ డ్యూవ్స్ యొక్క ఆవిష్కరణ చరిత్ర మెటల్ గ్లాసెస్ (MS) యొక్క ప్రారంభాన్ని గుర్తించడమే కాకుండా, లోహ మిశ్రమాల గురించి ప్రజలు ఎలా ఆలోచిస్తారు అనేదానికి ఒక నమూనా మార్పుకు దారితీసింది.MS మిశ్రమాల సంశ్లేషణలో మొట్టమొదటి మార్గదర్శక పరిశోధన నుండి, దాదాపు అన్ని మెటాలిక్ గ్లాసెస్ పూర్తిగా క్రింది పద్ధతుల్లో ఒకదానిని ఉపయోగించి పొందబడ్డాయి: (i) ద్రవీభవన లేదా ఆవిరి యొక్క వేగవంతమైన పటిష్టత, (ii) పరమాణు జాలక రుగ్మత, (iii) స్వచ్ఛమైన లోహ మూలకాల మధ్య ఘన-స్థితి అమోర్ఫిజేషన్ ప్రతిచర్యలు మరియు (iv) ఘన దశల పరివర్తనలు.
MGలు స్ఫటికాలతో అనుబంధించబడిన దీర్ఘ-శ్రేణి పరమాణు క్రమం లేకపోవడంతో విభిన్నంగా ఉంటాయి, ఇది స్ఫటికాల యొక్క నిర్వచించే లక్షణం.ఆధునిక ప్రపంచంలో, మెటాలిక్ గ్లాస్ రంగంలో గొప్ప పురోగతి సాధించబడింది.ఇవి సాలిడ్ స్టేట్ ఫిజిక్స్‌కు మాత్రమే కాకుండా లోహశాస్త్రం, ఉపరితల రసాయన శాస్త్రం, సాంకేతికత, జీవశాస్త్రం మరియు అనేక ఇతర రంగాలకు ఆసక్తిని కలిగి ఉన్న ఆసక్తికరమైన లక్షణాలతో కూడిన కొత్త పదార్థాలు.ఈ కొత్త రకం పదార్థం గట్టి లోహాల నుండి భిన్నమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది వివిధ రంగాలలో సాంకేతిక అనువర్తనాల కోసం ఆసక్తికరమైన అభ్యర్థిగా చేస్తుంది.వాటికి కొన్ని ముఖ్యమైన లక్షణాలు ఉన్నాయి: (i) అధిక యాంత్రిక డక్టిలిటీ మరియు దిగుబడి బలం, (ii) అధిక అయస్కాంత పారగమ్యత, (iii) తక్కువ బలవంతం, (iv) అసాధారణ తుప్పు నిరోధకత, (v) ఉష్ణోగ్రత స్వాతంత్ర్యం.వాహకత 6.7.
మెకానికల్ అల్లాయింగ్ (MA)1,8 అనేది సాపేక్షంగా కొత్త పద్ధతి, దీనిని మొదటిసారిగా 19839లో ప్రొఫెసర్ KK కోక్ మరియు అతని సహచరులు ప్రవేశపెట్టారు.వారు గది ఉష్ణోగ్రతకు చాలా దగ్గరగా పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్వచ్ఛమైన మూలకాల మిశ్రమాన్ని గ్రౌండింగ్ చేయడం ద్వారా నిరాకార Ni60Nb40 పౌడర్‌లను ఉత్పత్తి చేశారు.సాధారణంగా, MA ప్రతిచర్య అనేది రియాక్టర్‌లో, సాధారణంగా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో తయారు చేయబడిన, బాల్ మిల్లులో రియాక్టెంట్ పౌడర్‌ల విస్తరణ బంధం మధ్య జరుగుతుంది.10 (Fig. 1a, b).అప్పటి నుండి, తక్కువ (Fig. 1c) మరియు అధిక శక్తి బాల్ మిల్లులు మరియు రాడ్ మిల్లులు11,12,13,14,15,16 ఉపయోగించి కొత్త నిరాకార/లోహ గ్లాస్ అల్లాయ్ పౌడర్‌లను సిద్ధం చేయడానికి ఈ యాంత్రికంగా ప్రేరేపించబడిన ఘన స్థితి ప్రతిచర్య పద్ధతిని ఉపయోగించారు.ప్రత్యేకించి, ఈ పద్ధతి Cu-Ta17 వంటి మిశ్రిత వ్యవస్థలను అలాగే అల్-ట్రాన్సిషన్ మెటల్ (TM, Zr, Hf, Nb మరియు Ta)18,19 మరియు Fe-W20 సిస్టమ్‌ల వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం మిశ్రమాలను సిద్ధం చేయడానికి ఉపయోగించబడింది., ఇది సాంప్రదాయ వంట పద్ధతులను ఉపయోగించి పొందబడదు.అదనంగా, మెటల్ ఆక్సైడ్‌లు, కార్బైడ్‌లు, నైట్రైడ్‌లు, హైడ్రైడ్‌లు, కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు, నానోడైమండ్‌ల నానోక్రిస్టలైన్ మరియు నానోకంపొజిట్ పౌడర్ కణాల పారిశ్రామిక స్థాయి ఉత్పత్తికి, అలాగే టాప్-డౌన్ విధానాన్ని ఉపయోగించి విస్తృత స్థిరీకరణకు MA అత్యంత శక్తివంతమైన నానోటెక్నాలజికల్ సాధనాల్లో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది.1 మరియు మెటాస్టేబుల్ దశలు.
ఈ అధ్యయనంలో Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 మెటాలిక్ గ్లాస్ కోటింగ్‌ను సిద్ధం చేయడానికి ఉపయోగించే ఫ్యాబ్రికేషన్ పద్ధతిని చూపే స్కీమాటిక్.(a) తక్కువ-శక్తి బాల్ మిల్లింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించి Ni x (x; 10, 20, 30, మరియు 40 వద్ద.%) యొక్క వివిధ సాంద్రతలతో MC అల్లాయ్ పౌడర్‌ల తయారీ.(ఎ) టూల్ స్టీల్ బాల్స్‌తో పాటు స్టార్టింగ్ మెటీరియల్ టూల్ సిలిండర్‌లోకి లోడ్ చేయబడుతుంది మరియు (బి) వాతావరణం నిండిన గ్లోవ్ బాక్స్‌లో సీలు చేయబడింది.(సి) గ్రౌండింగ్ సమయంలో బంతి కదలికను వివరించే గ్రౌండింగ్ పాత్ర యొక్క పారదర్శక నమూనా.50 గంటల తర్వాత పొందిన తుది పొడి ఉత్పత్తి SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్ (d)ను కోల్డ్ స్ప్రే కోట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడింది.
బల్క్ మెటీరియల్ ఉపరితలాలు (సబ్‌స్ట్రేట్‌లు) విషయానికి వస్తే, ఉపరితల ఇంజనీరింగ్‌లో అసలు బల్క్ మెటీరియల్‌లో లేని నిర్దిష్ట భౌతిక, రసాయన మరియు సాంకేతిక లక్షణాలను అందించడానికి ఉపరితలాల (సబ్‌స్ట్రేట్‌లు) రూపకల్పన మరియు మార్పు ఉంటుంది.ఉపరితల చికిత్స ద్వారా ప్రభావవంతంగా మెరుగుపరచబడే కొన్ని లక్షణాలలో రాపిడి, ఆక్సీకరణ మరియు తుప్పు నిరోధకత, ఘర్షణ గుణకం, బయోఇనెర్ట్‌నెస్, ఎలక్ట్రికల్ లక్షణాలు మరియు థర్మల్ ఇన్సులేషన్ ఉన్నాయి.మెటలర్జికల్, మెకానికల్ లేదా రసాయన పద్ధతుల ద్వారా ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచవచ్చు.బాగా తెలిసిన ప్రక్రియగా, పూత అనేది మరొక పదార్థం నుండి తయారైన బల్క్ ఆబ్జెక్ట్ (సబ్‌స్ట్రేట్) ఉపరితలంపై కృత్రిమంగా వర్తించే పదార్థం యొక్క ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పొరలుగా నిర్వచించబడింది.అందువల్ల, కావలసిన సాంకేతిక లేదా అలంకార లక్షణాలను సాధించడానికి పూతలు పాక్షికంగా ఉపయోగించబడతాయి, అలాగే పర్యావరణంతో ఆశించిన రసాయన మరియు భౌతిక పరస్పర చర్యల నుండి పదార్థాలను రక్షించడానికి.
కొన్ని మైక్రోమీటర్ల (10-20 మైక్రోమీటర్ల కంటే తక్కువ) నుండి 30 మైక్రోమీటర్ల కంటే ఎక్కువ లేదా అనేక మిల్లీమీటర్ల మందం వరకు తగిన రక్షిత పొరలను వర్తింపజేయడానికి వివిధ పద్ధతులు మరియు సాంకేతికతలను ఉపయోగించవచ్చు.సాధారణంగా, పూత ప్రక్రియలను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: (i) ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్, ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ మరియు హాట్ డిప్ గాల్వనైజింగ్‌తో సహా తడి పూత పద్ధతులు మరియు (ii) టంకం, హార్డ్‌ఫేసింగ్, ఫిజికల్ ఆవిరి నిక్షేపణ (PVD)తో సహా పొడి పూత పద్ధతులు.), రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD), థర్మల్ స్ప్రే పద్ధతులు మరియు ఇటీవల కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతులు 24 (మూర్తి 1d).
బయోఫిల్మ్‌లు మైక్రోబియల్ కమ్యూనిటీలుగా నిర్వచించబడ్డాయి, అవి ఉపరితలాలకు తిరిగి పొందలేనంతగా జతచేయబడతాయి మరియు వాటి చుట్టూ స్వీయ-ఉత్పత్తి ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ పాలిమర్‌లు (EPS) ఉంటాయి.ఉపరితలంగా పరిణతి చెందిన బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటం వలన ఫుడ్ ప్రాసెసింగ్, వాటర్ సిస్టమ్స్ మరియు హెల్త్‌కేర్ వంటి అనేక పరిశ్రమలలో గణనీయమైన నష్టాలు ఏర్పడతాయి.మానవులలో, బయోఫిల్మ్‌ల ఏర్పాటుతో, 80% కంటే ఎక్కువ సూక్ష్మజీవుల ఇన్‌ఫెక్షన్లు (ఎంటర్‌బాక్టీరియాసి మరియు స్టెఫిలోకాకితో సహా) చికిత్స చేయడం కష్టం.అదనంగా, పెద్ద చికిత్సా సవాలుగా పరిగణించబడే ప్లాంక్టోనిక్ బాక్టీరియల్ కణాలతో పోలిస్తే, పరిపక్వ బయోఫిల్మ్‌లు యాంటీబయాటిక్ చికిత్సకు 1000 రెట్లు ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉన్నట్లు నివేదించబడింది.చారిత్రాత్మకంగా, సాధారణ కర్బన సమ్మేళనాల నుండి తీసుకోబడిన యాంటీమైక్రోబయల్ ఉపరితల పూత పదార్థాలు ఉపయోగించబడ్డాయి.ఇటువంటి పదార్థాలు తరచుగా మానవులకు హాని కలిగించే విషపూరిత భాగాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, 25,26 ఇది బ్యాక్టీరియా ప్రసారం మరియు పదార్థ క్షీణతను నివారించడంలో సహాయపడుతుంది.
బయోఫిల్మ్ నిర్మాణం కారణంగా యాంటీబయాటిక్ చికిత్సకు విస్తృతమైన బ్యాక్టీరియా నిరోధకత, సురక్షితంగా వర్తించే సమర్థవంతమైన యాంటీమైక్రోబయల్ మెమ్బ్రేన్ పూతతో కూడిన ఉపరితలాన్ని అభివృద్ధి చేయవలసిన అవసరానికి దారితీసింది.సంశ్లేషణ కారణంగా బ్యాక్టీరియా కణాలు బంధించి బయోఫిల్మ్‌లను ఏర్పరచలేని భౌతిక లేదా రసాయన యాంటీ-అంటుకునే ఉపరితలం అభివృద్ధి చేయడం ఈ ప్రక్రియలో మొదటి విధానం27.రెండవ సాంకేతికత ఏమిటంటే, యాంటీమైక్రోబయాల్ రసాయనాలను అవసరమైన చోట, అధిక సాంద్రత మరియు తగిన పరిమాణంలో పంపిణీ చేసే పూతలను అభివృద్ధి చేయడం.గ్రాఫేన్/జెర్మానియం28, బ్లాక్ డైమండ్29 మరియు ZnO30-డోప్డ్ డైమండ్ లాంటి కార్బన్ కోటింగ్‌ల వంటి ప్రత్యేకమైన పూత పదార్థాల అభివృద్ధి ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది, ఇవి బ్యాక్టీరియాకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి, ఈ సాంకేతికత బయోఫిల్మ్ నిర్మాణం కారణంగా విషపూరితం మరియు ప్రతిఘటన అభివృద్ధిని పెంచుతుంది.అదనంగా, బ్యాక్టీరియా కాలుష్యం నుండి దీర్ఘకాలిక రక్షణను అందించే జెర్మిసైడ్ రసాయనాలను కలిగి ఉన్న పూతలు బాగా ప్రాచుర్యం పొందుతున్నాయి.మూడు విధానాలు పూతతో కూడిన ఉపరితలాలపై యాంటీమైక్రోబయాల్ చర్యను అమలు చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత పరిమితులను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని ఒక అప్లికేషన్ వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు పరిగణించాలి.
ప్రస్తుతం మార్కెట్‌లో ఉన్న ఉత్పత్తులు జీవశాస్త్రపరంగా చురుకైన పదార్ధాల కోసం రక్షిత పూతలను విశ్లేషించడానికి మరియు పరీక్షించడానికి సమయం లేకపోవడం వల్ల ఆటంకంగా ఉన్నాయి.తమ ఉత్పత్తులు వినియోగదారులకు కావలసిన ఫంక్షనల్ అంశాలను అందజేస్తాయని కంపెనీలు పేర్కొంటున్నాయి, అయితే ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న ఉత్పత్తుల విజయానికి ఇది అడ్డంకిగా మారింది.వెండి నుండి తీసుకోబడిన సమ్మేళనాలు ప్రస్తుతం వినియోగదారులకు అందుబాటులో ఉన్న యాంటీమైక్రోబయాల్స్‌లో చాలా వరకు ఉపయోగించబడుతున్నాయి.ఈ ఉత్పత్తులు సూక్ష్మజీవులకు హానికరమైన బహిర్గతం నుండి వినియోగదారులను రక్షించడానికి రూపొందించబడ్డాయి.ఆలస్యమైన యాంటీమైక్రోబయల్ ప్రభావం మరియు వెండి సమ్మేళనాల అనుబంధ విషపూరితం తక్కువ హానికరమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి పరిశోధకులపై ఒత్తిడిని పెంచుతాయి36,37.లోపల మరియు వెలుపల పనిచేసే గ్లోబల్ యాంటీమైక్రోబయల్ పూతను సృష్టించడం ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది.ఇది సంబంధిత ఆరోగ్యం మరియు భద్రతా ప్రమాదాలతో వస్తుంది.మానవులకు తక్కువ హాని కలిగించే యాంటీమైక్రోబయాల్ ఏజెంట్‌ను కనుగొనడం మరియు ఎక్కువ కాలం షెల్ఫ్ లైఫ్‌తో పూత సబ్‌స్ట్రేట్‌లలో దానిని ఎలా చేర్చాలో గుర్తించడం లక్ష్యం38.తాజా యాంటీమైక్రోబయల్ మరియు యాంటీబయోఫిల్మ్ పదార్థాలు ప్రత్యక్ష పరిచయం ద్వారా లేదా యాక్టివ్ ఏజెంట్ విడుదలైన తర్వాత దగ్గరి పరిధిలో బ్యాక్టీరియాను చంపడానికి రూపొందించబడ్డాయి.వారు ప్రారంభ బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణను నిరోధించడం ద్వారా (ఉపరితలంపై ప్రోటీన్ పొర ఏర్పడకుండా నిరోధించడంతో సహా) లేదా సెల్ గోడతో జోక్యం చేసుకోవడం ద్వారా బ్యాక్టీరియాను చంపడం ద్వారా దీన్ని చేయవచ్చు.
ముఖ్యంగా, ఉపరితల పూత అనేది ఉపరితల లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి ఒక భాగం యొక్క ఉపరితలంపై మరొక పొరను వర్తించే ప్రక్రియ.ఉపరితల పూత యొక్క ఉద్దేశ్యం ఒక భాగం యొక్క సమీప-ఉపరితల ప్రాంతం యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్ మరియు/లేదా కూర్పును మార్చడం.ఉపరితల పూత పద్ధతులను వేర్వేరు పద్ధతులుగా విభజించవచ్చు, అవి అంజీర్ 2aలో సంగ్రహించబడ్డాయి.పూతను రూపొందించడానికి ఉపయోగించే పద్ధతిని బట్టి పూతలను థర్మల్, కెమికల్, ఫిజికల్ మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ కేటగిరీలుగా విభజించవచ్చు.
(ఎ) ప్రధాన ఉపరితల తయారీ సాంకేతికతలను చూపే ఇన్‌సెట్, మరియు (బి) కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతి యొక్క ఎంచుకున్న ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు.
సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రే పద్ధతులతో కోల్డ్ స్ప్రే సాంకేతికత చాలా సాధారణం.అయినప్పటికీ, కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియ మరియు కోల్డ్ స్ప్రే మెటీరియల్‌లను ప్రత్యేకించి ప్రత్యేకంగా చేసే కొన్ని కీలకమైన ప్రాథమిక లక్షణాలు కూడా ఉన్నాయి.కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీ ఇంకా శైశవదశలోనే ఉంది, అయితే దీనికి గొప్ప భవిష్యత్తు ఉంది.కొన్ని సందర్భాల్లో, కోల్డ్ స్ప్రేయింగ్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలు సంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రేయింగ్ పద్ధతుల పరిమితులను అధిగమించి గొప్ప ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి.ఇది సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రే సాంకేతికత యొక్క ముఖ్యమైన పరిమితులను అధిగమిస్తుంది, దీనిలో పౌడర్‌ను ఒక ఉపరితలంపై జమ చేయడానికి కరిగించాలి.సహజంగానే, ఈ సాంప్రదాయ పూత ప్రక్రియ నానోక్రిస్టల్స్, నానోపార్టికల్స్, నిరాకార మరియు మెటాలిక్ గ్లాసెస్40, 41, 42 వంటి చాలా ఉష్ణోగ్రత సెన్సిటివ్ పదార్థాలకు తగినది కాదు. అదనంగా, థర్మల్ స్ప్రే పూత పదార్థాలు ఎల్లప్పుడూ అధిక స్థాయి సారంధ్రత మరియు ఆక్సైడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి.కోల్డ్ స్ప్రే సాంకేతికత థర్మల్ స్ప్రే సాంకేతికతపై అనేక ముఖ్యమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, అవి (i) సబ్‌స్ట్రేట్‌కి కనిష్ట వేడి ఇన్‌పుట్, (ii) సబ్‌స్ట్రేట్ కోటింగ్‌ను ఎంచుకోవడంలో సౌలభ్యం, (iii) దశ రూపాంతరం మరియు ధాన్యం పెరుగుదల, (iv) అధిక అంటుకునే బలం1 .39 (Fig. 2b).అదనంగా, కోల్డ్ స్ప్రే పూత పదార్థాలు అధిక తుప్పు నిరోధకత, అధిక బలం మరియు కాఠిన్యం, అధిక విద్యుత్ వాహకత మరియు అధిక సాంద్రత కలిగి ఉంటాయి.కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియ యొక్క ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, ఈ పద్ధతి ఇప్పటికీ కొన్ని లోపాలను కలిగి ఉంది, ఇది మూర్తి 2 బిలో చూపబడింది.Al2O3, TiO2, ZrO2, WC మొదలైన స్వచ్ఛమైన సిరామిక్ పౌడర్‌లను పూయేటప్పుడు, కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతిని ఉపయోగించలేరు.మరోవైపు, సిరామిక్/మెటల్ కాంపోజిట్ పౌడర్‌లను పూతలకు ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించవచ్చు.ఇతర థర్మల్ స్ప్రేయింగ్ పద్ధతులకు కూడా ఇది వర్తిస్తుంది.కష్టతరమైన ఉపరితలాలు మరియు పైపు లోపలి భాగాలను పిచికారీ చేయడం ఇప్పటికీ కష్టం.
ప్రస్తుత పని పూతలకు ప్రారంభ పదార్థాలుగా మెటాలిక్ విట్రస్ పౌడర్‌లను ఉపయోగించడాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఈ ప్రయోజనం కోసం సాంప్రదాయిక థర్మల్ స్ప్రేయింగ్ ఉపయోగించబడదని స్పష్టమవుతుంది.అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెటాలిక్ విట్రస్ పౌడర్‌లు స్ఫటికీకరించబడటం దీనికి కారణం.
వైద్య మరియు ఆహార పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే చాలా సాధనాలు శస్త్రచికిత్సా పరికరాల ఉత్పత్తికి 12 నుండి 20 wt.% క్రోమియం కంటెంట్‌తో ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మిశ్రమాల (SUS316 మరియు SUS304) నుండి తయారు చేయబడ్డాయి.ఉక్కు మిశ్రమాలలో మిశ్రమ మూలకం వలె క్రోమియం లోహాన్ని ఉపయోగించడం ప్రామాణిక ఉక్కు మిశ్రమాల తుప్పు నిరోధకతను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుందని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది.స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ మిశ్రమాలు, వాటి అధిక తుప్పు నిరోధకత ఉన్నప్పటికీ, ముఖ్యమైన యాంటీమైక్రోబయాల్ లక్షణాలను కలిగి ఉండవు38,39.ఇది వారి అధిక తుప్పు నిరోధకతతో విభేదిస్తుంది.ఆ తరువాత, స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ బయోమెటీరియల్స్ యొక్క ఉపరితలంపై ప్రధానంగా బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు వలసరాజ్యాల కారణంగా సంక్రమణ మరియు వాపు అభివృద్ధిని అంచనా వేయడం సాధ్యమవుతుంది.బాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు బయోఫిల్మ్ ఏర్పడే మార్గాలతో ముడిపడి ఉన్న ముఖ్యమైన ఇబ్బందుల కారణంగా ముఖ్యమైన ఇబ్బందులు తలెత్తవచ్చు, ఇది పేద ఆరోగ్యానికి దారితీస్తుంది, ఇది ప్రత్యక్షంగా లేదా పరోక్షంగా మానవ ఆరోగ్యాన్ని ప్రభావితం చేసే అనేక పరిణామాలను కలిగి ఉంటుంది.
ఈ అధ్యయనం కువైట్ ఫౌండేషన్ ఫర్ ది అడ్వాన్స్‌మెంట్ ఆఫ్ సైన్స్ (KFAS) ద్వారా నిధులు సమకూర్చబడిన ప్రాజెక్ట్ యొక్క మొదటి దశ, ఒప్పందం నం.2010-550401, MA సాంకేతికతను (టేబుల్) ఉపయోగించి మెటాలిక్ గ్లాసీ Cu-Zr-Ni టెర్నరీ పౌడర్‌లను ఉత్పత్తి చేసే సాధ్యాసాధ్యాలను పరిశోధించడానికి.1) SUS304 యాంటీ బాక్టీరియల్ ఉపరితల రక్షణ చిత్రం/పూత ఉత్పత్తి కోసం.ప్రాజెక్ట్ యొక్క రెండవ దశ, జనవరి 2023లో ప్రారంభం కానుంది, గాల్వానిక్ తుప్పు లక్షణాలు మరియు సిస్టమ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను వివరంగా అధ్యయనం చేస్తుంది.వివిధ రకాల బ్యాక్టీరియా కోసం వివరణాత్మక మైక్రోబయోలాజికల్ పరీక్షలు నిర్వహించబడతాయి.
ఈ వ్యాసం పదనిర్మాణ మరియు నిర్మాణ లక్షణాల ఆధారంగా గాజు ఏర్పాటు సామర్థ్యం (GFA)పై Zr మిశ్రమం కంటెంట్ ప్రభావాన్ని చర్చిస్తుంది.అదనంగా, పౌడర్ కోటెడ్ మెటల్ గ్లాస్/SUS304 కాంపోజిట్ యొక్క యాంటీ బాక్టీరియల్ లక్షణాలు కూడా చర్చించబడ్డాయి.అదనంగా, కల్పిత మెటాలిక్ గ్లాస్ సిస్టమ్‌ల సూపర్‌కూల్డ్ లిక్విడ్ ప్రాంతంలో కోల్డ్ స్ప్రేయింగ్ సమయంలో మెటాలిక్ గ్లాస్ పౌడర్‌ల నిర్మాణ రూపాంతరం సంభవించే అవకాశాన్ని పరిశోధించడానికి కొనసాగుతున్న పని జరిగింది.ఈ అధ్యయనంలో Cu50Zr30Ni20 మరియు Cu50Zr20Ni30 మెటాలిక్ గ్లాస్ మిశ్రమాలు ప్రతినిధి ఉదాహరణలుగా ఉపయోగించబడ్డాయి.
ఈ విభాగం తక్కువ-శక్తి బాల్ మిల్లింగ్ సమయంలో మౌళిక Cu, Zr మరియు Ni యొక్క పౌడర్‌లలో పదనిర్మాణ మార్పులను అందిస్తుంది.Cu50Zr20Ni30 మరియు Cu50Zr40Ni10లతో కూడిన రెండు వేర్వేరు సిస్టమ్‌లు సచిత్ర ఉదాహరణలుగా ఉపయోగించబడతాయి.MA ప్రక్రియను మూడు వేర్వేరు దశలుగా విభజించవచ్చు, గ్రౌండింగ్ దశలో (Fig. 3) పొందిన పొడి యొక్క మెటాలోగ్రాఫిక్ క్యారెక్టరైజేషన్ ద్వారా రుజువు చేయబడింది.
బాల్ గ్రౌండింగ్ యొక్క వివిధ దశల తర్వాత పొందిన మెకానికల్ మిశ్రమాల (MA) యొక్క పొడుల యొక్క మెటాలోగ్రాఫిక్ లక్షణాలు.ఫీల్డ్ ఎమిషన్ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-SEM) MA మరియు Cu50Zr40Ni10 పౌడర్‌లు తక్కువ ఎనర్జీ బాల్ మిల్లింగ్ తర్వాత 3, 12 మరియు 50 గంటల పాటు పొందబడ్డాయి, అదే MAలో ఉన్నప్పుడు Cu50Zr20Ni30 సిస్టమ్‌లో (a), (c) మరియు (e)లో చూపబడ్డాయి.సమయం తర్వాత తీసిన Cu50Zr40Ni10 సిస్టమ్ యొక్క సంబంధిత చిత్రాలు (b), (d) మరియు (f)లో చూపబడ్డాయి.
బాల్ మిల్లింగ్ సమయంలో, లోహపు పొడికి బదిలీ చేయగల ప్రభావవంతమైన గతిశక్తి, అంజీర్ 1aలో చూపిన విధంగా, పారామితుల కలయిక ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.ఇందులో బంతులు మరియు పౌడర్‌ల మధ్య ఢీకొనడం, గ్రైండింగ్ మీడియా మధ్య లేదా వాటి మధ్య ఇరుక్కున్న పౌడర్ యొక్క షీర్ కంప్రెషన్, పడిపోతున్న బాల్‌ల నుండి వచ్చే ప్రభావాలు, బాల్ మిల్లు యొక్క కదిలే బాడీల మధ్య పౌడర్ లాగడం వల్ల ఏర్పడే షీర్ మరియు వేర్ మరియు లోడ్ చేయబడిన కల్చర్ ద్వారా వ్యాపించే పడే బంతుల గుండా షాక్ వేవ్ వెళుతుంది (Fig. 1a). ఎలెమెంటర్ పోరోష్కి Cu, Zr మరియు Ni బైలి సిల్నో ఫార్మ్‌మిరోవాని ఇజ్-జా హాలోడ్‌నోయ్ స్వర్కి ఆన్ రానేయ్ స్థాయీ (ఛాడ్జి 3), బ్రజోవానియు క్రూప్నరీ చస్తీస్ పోరోష్కా (> 1 మిమీ మరియు డైమెట్రే). మౌళిక Cu, Zr మరియు Ni పౌడర్‌లు MA (3 h) యొక్క ప్రారంభ దశలో కోల్డ్ వెల్డింగ్ కారణంగా తీవ్రంగా వైకల్యం చెందాయి, ఇది పెద్ద పొడి కణాలు (> 1 మిమీ వ్యాసం) ఏర్పడటానికి దారితీసింది.ఈ పెద్ద మిశ్రమ కణాలు అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా మిశ్రమ మూలకాల (Cu, Zr, Ni) యొక్క మందపాటి పొరల ఏర్పాటు ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి.3a,b.MA సమయం 12 h (ఇంటర్మీడియట్ స్టేజ్) కు పెరగడం వలన బాల్ మిల్లు యొక్క గతి శక్తి పెరుగుదలకు దారితీసింది, ఇది అంజీర్ 3c, నగరంలో చూపిన విధంగా మిశ్రమ పొడిని చిన్న పొడులుగా (200 μm కంటే తక్కువ) కుళ్ళిపోవడానికి దారితీసింది.ఈ దశలో, అనువర్తిత కోత శక్తి Fig. 3c, dలో చూపిన విధంగా సన్నని Cu, Zr, Ni సూచన పొరలతో కొత్త మెటల్ ఉపరితలం ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.రేకులు యొక్క ఇంటర్ఫేస్ వద్ద పొరల గ్రౌండింగ్ ఫలితంగా, కొత్త దశల ఏర్పాటుతో ఘన-దశ ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి.
MA ప్రక్రియ యొక్క క్లైమాక్స్ వద్ద (50 h తర్వాత), ఫ్లేక్ మెటలోగ్రఫీ కేవలం గుర్తించదగినది (Fig. 3e, f), మరియు పౌడర్ యొక్క మెరుగుపెట్టిన ఉపరితలంపై మిర్రర్ మెటలోగ్రఫీ గమనించబడింది.అంటే MA ప్రక్రియ పూర్తయింది మరియు ఒకే ప్రతిచర్య దశ సృష్టించబడింది.అంజీర్‌లో సూచించిన ప్రాంతాల మౌళిక కూర్పు.3e (I, II, III), f, v, vi) ఫీల్డ్ ఎమిషన్ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-SEM)ని శక్తి చెదరగొట్టే ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ (EDS)తో కలిపి నిర్ణయించబడ్డాయి.(IV)
పట్టికలో.అంజీర్‌లో ఎంపిక చేయబడిన ప్రతి ప్రాంతం యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో 2 మిశ్రిత మూలకాల యొక్క మూలక సాంద్రతలు ఒక శాతంగా చూపబడ్డాయి.3e, f.ఈ ఫలితాలను టేబుల్ 1లో ఇవ్వబడిన Cu50Zr20Ni30 మరియు Cu50Zr40Ni10 యొక్క ప్రారంభ నామమాత్ర కూర్పులతో పోల్చడం ఈ రెండు తుది ఉత్పత్తుల కూర్పులు నామమాత్ర కూర్పులకు చాలా దగ్గరగా ఉన్నాయని చూపిస్తుంది.అదనంగా, Fig. 3e,fలో జాబితా చేయబడిన ప్రాంతాలకు సంబంధించిన భాగాల సాపేక్ష విలువలు ఒక ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి ప్రతి నమూనా యొక్క కూర్పులో గణనీయమైన క్షీణత లేదా వైవిధ్యాన్ని సూచించవు.ఒక ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి కూర్పులో ఎటువంటి మార్పు ఉండకపోవడమే దీనికి నిదర్శనం.ఇది టేబుల్ 2లో చూపిన విధంగా ఏకరీతి అల్లాయ్ పౌడర్‌ల ఉత్పత్తిని సూచిస్తుంది.
Cu50(Zr50-xNix) తుది ఉత్పత్తి పొడి యొక్క FE-SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు 50 MA సార్లు తర్వాత పొందబడ్డాయి, అంజీర్ 4a-dలో చూపిన విధంగా, ఇక్కడ x వరుసగా 10, 20, 30 మరియు 40 వద్ద.%.ఈ గ్రౌండింగ్ దశ తర్వాత, వాన్ డెర్ వాల్స్ ప్రభావం కారణంగా పౌడర్ సమూహమవుతుంది, ఇది మూర్తి 4లో చూపిన విధంగా 73 నుండి 126 nm వ్యాసం కలిగిన అల్ట్రాఫైన్ కణాలతో కూడిన పెద్ద కంకరల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది.
50-గంటల MA తర్వాత పొందిన Cu50(Zr50-xNix) పౌడర్‌ల యొక్క పదనిర్మాణ లక్షణాలు.Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 సిస్టమ్‌ల కోసం, 50 MA తర్వాత పొందిన పౌడర్‌ల FE-SEM చిత్రాలు వరుసగా (a), (b), (c), మరియు (d)లో చూపబడ్డాయి.
కోల్డ్ స్ప్రే ఫీడర్‌లోకి పౌడర్‌లను లోడ్ చేయడానికి ముందు, వాటిని మొదట 15 నిమిషాల పాటు విశ్లేషణాత్మక గ్రేడ్ ఇథనాల్‌లో సోనికేట్ చేసి, ఆపై 150 ° C. వద్ద 2 గంటల పాటు ఎండబెట్టారు.ఈ దశ విజయవంతంగా సమూహాన్ని ఎదుర్కోవడానికి తీసుకోవాలి, ఇది తరచుగా పూత ప్రక్రియలో అనేక తీవ్రమైన సమస్యలను కలిగిస్తుంది.MA ప్రక్రియ పూర్తయిన తర్వాత, మిశ్రమం పొడుల సజాతీయతను పరిశోధించడానికి తదుపరి అధ్యయనాలు జరిగాయి.అంజీర్ న.5a-d వరుసగా 50 h సమయం M తర్వాత తీసిన Cu50Zr30Ni20 మిశ్రమం యొక్క Cu, Zr మరియు Ni మిశ్రమ మూలకాల యొక్క FE-SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు మరియు సంబంధిత EDS చిత్రాలను చూపుతుంది.ఈ దశ తర్వాత పొందిన మిశ్రమం పొడులు సజాతీయంగా ఉన్నాయని గమనించాలి, ఎందుకంటే అవి మూర్తి 5లో చూపిన విధంగా ఉప-నానోమీటర్ స్థాయికి మించి ఎటువంటి కూర్పు హెచ్చుతగ్గులను ప్రదర్శించవు.
MG Cu50Zr30Ni20 పౌడర్‌లోని మూలకాల యొక్క పదనిర్మాణం మరియు స్థానిక పంపిణీ FE-SEM/ఎనర్జీ డిస్పర్సివ్ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ (EDS) ద్వారా 50 MA తర్వాత పొందబడింది.(a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα మరియు (d) Ni-Kα యొక్క SEM మరియు X-రే EDS ఇమేజింగ్.
50-గంటల MA తర్వాత పొందిన యాంత్రికంగా మిశ్రమం చేయబడిన Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 మరియు Cu50Zr20Ni30 పౌడర్‌ల యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు అంజీర్‌లో చూపబడ్డాయి.6a-d, వరుసగా.ఈ గ్రౌండింగ్ దశ తర్వాత, వివిధ Zr సాంద్రతలు కలిగిన అన్ని నమూనాలు అంజీర్ 6లో చూపిన లక్షణ హాలో డిఫ్యూజన్ నమూనాలతో నిరాకార నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్నాయి.
MA తర్వాత 50 h కోసం Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), మరియు Cu50Zr20Ni30 (d) పౌడర్‌ల ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు.మినహాయింపు లేకుండా అన్ని నమూనాలలో హాలో-డిఫ్యూజన్ నమూనా గమనించబడింది, ఇది నిరాకార దశ ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది.
అధిక రిజల్యూషన్ ఫీల్డ్ ఎమిషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-HRTEM) నిర్మాణ మార్పులను గమనించడానికి మరియు వివిధ MA సమయాల్లో బాల్ మిల్లింగ్ ఫలితంగా ఏర్పడే పొడుల యొక్క స్థానిక నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఉపయోగించబడింది.Cu50Zr30Ni20 మరియు Cu50Zr40Ni10 పౌడర్‌లను గ్రౌండింగ్ చేసే ప్రారంభ (6 h) మరియు ఇంటర్మీడియట్ (18 h) దశల తర్వాత FE-HRTEM పద్ధతి ద్వారా పొందిన పొడుల చిత్రాలు అంజీర్‌లో చూపబడ్డాయి.7a, వరుసగా.MA యొక్క 6 h తర్వాత పొందిన పౌడర్ యొక్క బ్రైట్-ఫీల్డ్ ఇమేజ్ (BFI) ప్రకారం, పౌడర్ fcc-Cu, hcp-Zr మరియు fcc-Ni మూలకాల యొక్క స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన సరిహద్దులతో పెద్ద గింజలను కలిగి ఉంటుంది మరియు అంజీర్ 7aలో చూపిన విధంగా ప్రతిచర్య దశ ఏర్పడటానికి సంకేతాలు లేవు.అదనంగా, మధ్య ప్రాంతం (ఎ) నుండి తీసుకోబడిన పరస్పర సంబంధం ఉన్న ఎంచుకున్న ఏరియా డిఫ్రాక్షన్ నమూనా (SADP) పెద్ద స్ఫటికాల ఉనికిని మరియు రియాక్టివ్ దశ లేకపోవడాన్ని సూచించే ఒక పదునైన విక్షేపణ నమూనా (Fig. 7b) వెల్లడించింది.
ప్రారంభ (6 h) మరియు ఇంటర్మీడియట్ (18 h) దశల తర్వాత పొందిన MA పౌడర్ యొక్క స్థానిక నిర్మాణ లక్షణాలు.(ఎ) హై రిజల్యూషన్ ఫీల్డ్ ఎమిషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-HRTEM) మరియు (బి) 6 గంటల పాటు MA చికిత్స తర్వాత Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క సంబంధిత ఎంచుకున్న ఏరియా డిఫ్రాక్టోగ్రామ్ (SADP).18-గంటల MA తర్వాత పొందిన Cu50Zr40Ni10 యొక్క FE-HRTEM చిత్రం (సి)లో చూపబడింది.
అంజీర్లో చూపిన విధంగా.7c, MA యొక్క వ్యవధిని 18 h కి పెంచడం వలన ప్లాస్టిక్ వైకల్యంతో కలిపి తీవ్రమైన లాటిస్ లోపాలకు దారితీసింది.MA ప్రక్రియ యొక్క ఈ ఇంటర్మీడియట్ దశలో, స్టాకింగ్ లోపాలు, లాటిస్ లోపాలు మరియు పాయింట్ లోపాలు (Fig. 7) సహా పౌడర్‌లో వివిధ లోపాలు కనిపిస్తాయి.ఈ లోపాలు ధాన్యం సరిహద్దుల వెంట పెద్ద ధాన్యాలను 20 nm కంటే తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్న సబ్‌గ్రెయిన్‌లుగా విభజించడానికి కారణమవుతాయి (Fig. 7c).
36 h MA కోసం మిల్లింగ్ చేయబడిన Cu50Z30Ni20 పౌడర్ యొక్క స్థానిక నిర్మాణం అంజీర్ 8aలో చూపిన విధంగా, నిరాకార సన్నని మాతృకలో పొందుపరిచిన అల్ట్రాఫైన్ నానోగ్రెయిన్‌ల ఏర్పాటు ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.EMF యొక్క స్థానిక విశ్లేషణ అంజీర్‌లో చూపిన నానోక్లస్టర్‌లను చూపించింది.8a చికిత్స చేయని Cu, Zr మరియు Ni పొడి మిశ్రమాలతో అనుబంధించబడ్డాయి.మాతృకలోని Cu యొక్క కంటెంట్ ~32 వద్ద.% (పూర్ జోన్) నుండి ~74 వద్ద.% (రిచ్ జోన్) వరకు మారుతూ ఉంటుంది, ఇది భిన్నమైన ఉత్పత్తుల ఏర్పాటును సూచిస్తుంది.అదనంగా, ఈ దశలో మిల్లింగ్ తర్వాత పొందిన పొడుల యొక్క సంబంధిత SADPలు అంజీర్ 8bలో చూపిన విధంగా, ఈ చికిత్స చేయని మిశ్రమ మూలకాలతో అనుబంధించబడిన పదునైన బిందువులతో అతివ్యాప్తి చెందుతున్న ప్రాథమిక మరియు ద్వితీయ హాలో-డిఫ్యూజన్ నిరాకార దశ వలయాలను చూపుతాయి.
బియాండ్ 36 h-Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క నానోస్కేల్ స్థానిక నిర్మాణ లక్షణాలు.(ఎ) బ్రైట్ ఫీల్డ్ ఇమేజ్ (BFI) మరియు సంబంధిత (b) Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క SADP 36 h MA కోసం మిల్లింగ్ తర్వాత పొందబడింది.
MA ప్రక్రియ ముగిసే సమయానికి (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, మరియు 40 at.% పౌడర్‌లు, మినహాయింపు లేకుండా, అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా నిరాకార దశ యొక్క చిక్కైన స్వరూపాన్ని కలిగి ఉంటాయి.ప్రతి కూర్పు యొక్క సంబంధిత SADSలో పాయింట్ డిఫ్రాక్షన్ లేదా పదునైన వార్షిక నమూనాలు కనుగొనబడలేదు.ఇది చికిత్స చేయని స్ఫటికాకార లోహం లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది, కానీ నిరాకార మిశ్రమం పొడి ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది.హాలో డిఫ్యూజన్ నమూనాలను చూపించే ఈ సహసంబంధ SADPలు తుది ఉత్పత్తి పదార్థంలో నిరాకార దశల అభివృద్ధికి సాక్ష్యంగా ఉపయోగించబడ్డాయి.
Cu50 MS సిస్టమ్ (Zr50-xNix) యొక్క తుది ఉత్పత్తి యొక్క స్థానిక నిర్మాణం.MA 50 తర్వాత పొందిన (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 మరియు (d) Cu50Zr10Ni40 యొక్క FE-HRTEM మరియు సహసంబంధ నానోబీమ్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు (NBDP).
అవకలన స్కానింగ్ క్యాలరీమెట్రీని ఉపయోగించి, గ్లాస్ ట్రాన్సిషన్ టెంపరేచర్ (Tg), సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్ రీజియన్ (ΔTx) మరియు స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత (Tx) యొక్క థర్మల్ స్టెబిలిటీ Cu50(Zr50-xNix) నిరాకార వ్యవస్థలోని Ni (x) కంటెంట్‌పై ఆధారపడి అధ్యయనం చేయబడింది.(DSC) He వాయువు ప్రవాహంలో లక్షణాలు.MA తర్వాత 50 h కోసం పొందిన Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, మరియు Cu50Zr10Ni40 నిరాకార మిశ్రమాల DSC వక్రతలు అంజీర్‌లో చూపబడ్డాయి.10a, b, e, వరుసగా.నిరాకార Cu50Zr20Ni30 యొక్క DSC వక్రరేఖ అంజీర్ 10వ శతాబ్దంలో విడిగా చూపబడినప్పటికీ, DSCలో ~700°Cకి వేడి చేయబడిన Cu50Zr30Ni20 నమూనా అంజీర్ 10gలో చూపబడింది.
MA తర్వాత 50 గంటల పాటు పొందిన Cu50(Zr50-xNix) MG పౌడర్‌ల యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం గాజు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత (Tg), స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత (Tx) మరియు సూపర్ కూల్డ్ ద్రవ ప్రాంతం (ΔTx) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.50 గంటల పాటు MA తర్వాత Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), మరియు (e) Cu50Zr10Ni40 MG అల్లాయ్ పౌడర్‌ల డిఫరెన్షియల్ స్కానింగ్ క్యాలరీమీటర్ (DSC) పౌడర్‌ల థర్మోగ్రామ్‌లు.DSCలో ~700°Cకి వేడి చేయబడిన Cu50Zr30Ni20 నమూనా యొక్క X-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనా (XRD) (d)లో చూపబడింది.
మూర్తి 10లో చూపినట్లుగా, విభిన్న నికెల్ సాంద్రతలు (x) కలిగిన అన్ని కంపోజిషన్‌ల కోసం DSC వక్రతలు రెండు వేర్వేరు సందర్భాలను సూచిస్తాయి, ఒకటి ఎండోథెర్మిక్ మరియు మరొకటి ఎక్సోథర్మిక్.మొదటి ఎండోథర్మిక్ ఈవెంట్ Tgకి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు రెండవది Txతో అనుబంధించబడుతుంది.Tg మరియు Tx మధ్య ఉన్న క్షితిజ సమాంతర ప్రాంతాన్ని సబ్‌కూల్డ్ లిక్విడ్ ఏరియా (ΔTx = Tx – Tg) అంటారు.Cu50Zr40Ni10 నమూనా (Fig. 10a) యొక్క Tg మరియు Tx 526 ° C మరియు 612 ° C వద్ద ఉంచబడిన కంటెంట్ (x) 20 వరకు % వద్ద 482 ° C మరియు 563 ° C యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వైపుకు మారుతుందని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.మూర్తి 10bలో చూపిన విధంగా వరుసగా Ni కంటెంట్ (x)తో °C పెరుగుతుంది.పర్యవసానంగా, ΔTx Cu50Zr40Ni10 Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b) కోసం 86 ° С (Fig. 10a) నుండి 81 ° C వరకు తగ్గుతుంది.MC Cu50Zr40Ni10 మిశ్రమం కోసం, Tg, Tx మరియు ΔTx విలువలు 447 ° С, 526 ° С మరియు 79 ° C స్థాయిలకు తగ్గడం కూడా గమనించబడింది (Fig. 10b).Ni కంటెంట్‌లో పెరుగుదల MS మిశ్రమం యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుందని ఇది సూచిస్తుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, MC Cu50Zr20Ni30 మిశ్రమం యొక్క Tg (507 °C) విలువ MC Cu50Zr40Ni10 మిశ్రమం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది;అయినప్పటికీ, దాని Tx దానితో పోల్చదగిన విలువను చూపుతుంది (612 °C).అందువల్ల, అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా ΔTx అధిక విలువ (87 ° C) కలిగి ఉంటుంది.10వ శతాబ్దం
Cu50(Zr50-xNix) MC వ్యవస్థ, Cu50Zr20Ni30 MC మిశ్రమాన్ని ఉదాహరణగా ఉపయోగించి, ఒక పదునైన ఎక్సోథర్మిక్ పీక్ ద్వారా fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, మరియు orthorhombic-ZrNi 10 స్ఫటికాకార దశలు (Fig.MG నమూనా (Fig. 10d) యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ విశ్లేషణ ద్వారా నిరాకార నుండి స్ఫటికాకారానికి ఈ దశ పరివర్తన నిర్ధారించబడింది, ఇది DSCలో 700 °Cకి వేడి చేయబడుతుంది.
అంజీర్ న.11 ప్రస్తుత పనిలో నిర్వహించిన కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియలో తీసిన ఛాయాచిత్రాలను చూపుతుంది.ఈ అధ్యయనంలో, MA తర్వాత 50 గంటలు (Cu50Zr20Ni30ని ఉదాహరణగా ఉపయోగించి) సంశ్లేషణ చేయబడిన మెటల్ గ్లాసీ పౌడర్ కణాలు యాంటీ బాక్టీరియల్ ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించబడ్డాయి మరియు స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ప్లేట్ (SUS304) కోల్డ్ స్ప్రే పూతతో ఉంటుంది.థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ సిరీస్‌లో పూత కోసం కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతిని ఎంచుకున్నారు, ఎందుకంటే ఇది థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ సిరీస్‌లో అత్యంత ప్రభావవంతమైన పద్ధతి, ఇక్కడ నిరాకార మరియు నానోక్రిస్టలైన్ పౌడర్‌ల వంటి మెటాలిక్ మెటాస్టేబుల్ హీట్ సెన్సిటివ్ మెటీరియల్‌ల కోసం దీనిని ఉపయోగించవచ్చు.దశకు లోబడి ఉండదు.పరివర్తనాలు.ఈ పద్ధతిని ఎంచుకోవడంలో ఇది ప్రధాన అంశం.శీతల నిక్షేపణ ప్రక్రియ అధిక-వేగం కణాలను ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది, ఇది కణాల యొక్క గతి శక్తిని ప్లాస్టిక్ వైకల్యం, వైకల్యం మరియు ఉపరితలం లేదా గతంలో జమ చేసిన కణాలతో ప్రభావంతో వేడిగా మారుస్తుంది.
ఫీల్డ్ ఛాయాచిత్రాలు 550°C వద్ద MG/SUS 304 యొక్క ఐదు వరుస తయారీల కోసం ఉపయోగించిన కోల్డ్ స్ప్రే విధానాన్ని చూపుతాయి.
కణాల యొక్క గతిశక్తి, అలాగే పూత ఏర్పడే సమయంలో ప్రతి కణం యొక్క మొమెంటం, ప్లాస్టిక్ వైకల్యం (ప్రాధమిక కణాలు మరియు కణాల పరస్పర చర్యలలో ప్రాథమిక కణాలు మరియు ఇంటర్‌పార్టికల్ సంకర్షణలు), ఘనపదార్థాల మధ్యంతర నాట్లు, కణాల మధ్య భ్రమణం వంటి ఇతర శక్తి రూపాల్లోకి మార్చబడాలి. థర్మల్ ఎనర్జీ మరియు డిఫార్మేషన్ ఎనర్జీలోకి, ఫలితంగా సాగే తాకిడి ఉంటుంది, అంటే కణాలు ప్రభావం తర్వాత బౌన్స్ అవుతాయి.కణ/ఉపరితల పదార్థానికి వర్తించే ప్రభావ శక్తిలో 90% స్థానిక వేడిగా మార్చబడుతుంది 40 .అదనంగా, ఇంపాక్ట్ స్ట్రెస్‌ని వర్తింపజేసినప్పుడు, కణ/సబ్‌స్ట్రేట్ కాంటాక్ట్ రీజియన్‌లో అధిక ప్లాస్టిక్ స్ట్రెయిన్ రేట్లు చాలా తక్కువ సమయంలో సాధించబడతాయి41,42.
ప్లాస్టిక్ వైకల్యం సాధారణంగా శక్తి వెదజల్లే ప్రక్రియగా పరిగణించబడుతుంది లేదా అంతర్ముఖ ప్రాంతంలో ఉష్ణ మూలంగా పరిగణించబడుతుంది.అయినప్పటికీ, ఇంటర్‌ఫేషియల్ ప్రాంతంలో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల సాధారణంగా ఇంటర్‌ఫేషియల్ మెల్టింగ్ లేదా పరమాణువుల పరస్పర వ్యాప్తి యొక్క ముఖ్యమైన ఉద్దీపన సంభవించడానికి సరిపోదు.కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నిక్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు ఏర్పడే పొడి సంశ్లేషణ మరియు స్థిరీకరణపై ఈ మెటాలిక్ విట్రస్ పౌడర్‌ల లక్షణాల ప్రభావాన్ని రచయితలకు తెలిసిన ఏ ప్రచురణ కూడా పరిశోధించలేదు.
MG Cu50Zr20Ni30 అల్లాయ్ పౌడర్ యొక్క BFI Fig. 12aలో చూడవచ్చు, ఇది SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్‌పై జమ చేయబడింది (Fig. 11, 12b).బొమ్మ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, పూత పూసిన పొడులు వాటి అసలు నిరాకార నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి ఎటువంటి స్ఫటికాకార లక్షణాలు లేదా జాలక లోపాలు లేకుండా సున్నితమైన చిక్కైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.మరోవైపు, చిత్రం ఒక విదేశీ దశ ఉనికిని సూచిస్తుంది, MG- పూతతో కూడిన పొడి మాతృక (Fig. 12a) లో చేర్చబడిన నానోపార్టికల్స్ ద్వారా రుజువు చేయబడింది.మూర్తి 12c ప్రాంతం I (మూర్తి 12a)తో అనుబంధించబడిన సూచిక చేయబడిన నానోబీమ్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనా (NBDP)ని చూపుతుంది.అంజీర్లో చూపిన విధంగా.12c, NBDP నిరాకార నిర్మాణం యొక్క బలహీనమైన హాలో-డిఫ్యూజన్ నమూనాను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు స్ఫటికాకార పెద్ద క్యూబిక్ మెటాస్టేబుల్ Zr2Ni దశ మరియు టెట్రాగోనల్ CuO దశకు అనుగుణంగా పదునైన మచ్చలతో సహజీవనం చేస్తుంది.స్ప్రే గన్ యొక్క నాజిల్ నుండి SUS 304కి సూపర్సోనిక్ ప్రవాహంలో బహిరంగ ప్రదేశంలో కదిలేటప్పుడు పౌడర్ యొక్క ఆక్సీకరణ ద్వారా CuO ఏర్పడటాన్ని వివరించవచ్చు.మరోవైపు, 30 నిమిషాల పాటు 550°C వద్ద కోల్డ్ స్ప్రే ట్రీట్‌మెంట్ తర్వాత మెటల్ గ్లాసీ పౌడర్‌ల డెవిట్రిఫికేషన్ ఫలితంగా పెద్ద క్యూబిక్ దశలు ఏర్పడ్డాయి.
(ఎ) MG పౌడర్ యొక్క FE-HRTEM చిత్రం (బి) SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్ (ఫిగర్ ఇన్‌సెట్)పై జమ చేయబడింది.(a)లో చూపబడిన రౌండ్ గుర్తు యొక్క NBDP సూచిక (c)లో చూపబడింది.
పెద్ద క్యూబిక్ Zr2Ni నానోపార్టికల్స్ ఏర్పడటానికి ఈ సంభావ్య యంత్రాంగాన్ని పరీక్షించడానికి, ఒక స్వతంత్ర ప్రయోగం జరిగింది.ఈ ప్రయోగంలో, SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్ దిశలో 550 ° C వద్ద అటామైజర్ నుండి పొడులు స్ప్రే చేయబడ్డాయి;అయినప్పటికీ, ఎనియలింగ్ ప్రభావాన్ని గుర్తించడానికి, SUS304 స్ట్రిప్ నుండి పొడులను వీలైనంత త్వరగా తొలగించారు (సుమారు 60 సె).)మరొక శ్రేణి ప్రయోగాలు జరిగాయి, దీనిలో అప్లికేషన్ తర్వాత సుమారు 180 సెకన్ల తర్వాత ఉపరితలం నుండి పొడిని తొలగించారు.
గణాంకాలు 13a,b SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై వరుసగా 60 సె మరియు 180 సెకనుల పాటు నిక్షిప్తం చేయబడిన రెండు స్పూటర్డ్ మెటీరియల్స్ యొక్క స్కానింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (STEM) డార్క్ ఫీల్డ్ (DFI) చిత్రాలను చూపుతుంది.60 సెకన్ల పాటు జమ చేసిన పౌడర్ ఇమేజ్‌లో పదనిర్మాణ వివరాలు లేవు, ఇది లక్షణరహితతను చూపుతుంది (Fig. 13a).ఇది XRD ద్వారా కూడా ధృవీకరించబడింది, ఇది మూర్తి 14aలో చూపిన విస్తృత ప్రాధమిక మరియు ద్వితీయ విక్షేపణ శిఖరాల ద్వారా సూచించబడినట్లుగా, ఈ పొడుల యొక్క మొత్తం నిర్మాణం నిరాకారమైనదని చూపించింది.ఇది మెటాస్టేబుల్/మెసోఫేస్ అవక్షేపణలు లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది, దీనిలో పొడి దాని అసలు నిరాకార నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, అదే ఉష్ణోగ్రత (550 ° C) వద్ద నిక్షిప్తం చేయబడిన పొడి, అయితే 180 సెకన్ల పాటు ఉపరితలంపై ఉంచబడిన నానోసైజ్డ్ ధాన్యాల నిక్షేపణను చూపుతుంది, ఇది అంజీర్ 13bలోని బాణాల ద్వారా చూపబడింది.