Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں اسے محدود CSS سپورٹ حاصل ہے۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس دوران، مسلسل تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے رینڈر کریں گے۔
بائیو فلم دائمی انفیکشن کی نشوونما میں ایک اہم جزو ہیں، خاص طور پر جب بات طبی آلات کی ہو۔یہ مسئلہ طبی برادری کے لیے ایک بہت بڑا چیلنج پیش کرتا ہے، کیونکہ معیاری اینٹی بایوٹک صرف بہت محدود حد تک بائیو فلموں کو تباہ کر سکتی ہے۔بائیوفیلم کی تشکیل کی روک تھام نے کوٹنگ کے مختلف طریقوں اور نئے مواد کی ترقی کا باعث بنا ہے۔ان تکنیکوں کا مقصد سطحوں کو اس انداز میں کوٹ کرنا ہے جو بائیو فلم کی تشکیل کو روکتا ہے۔کانچ دھات کے مرکب، خاص طور پر وہ جو تانبے اور ٹائٹینیم دھاتوں پر مشتمل ہیں، مثالی antimicrobial ملعمع کاری بن گئے ہیں۔ساتھ ہی، کولڈ سپرے ٹیکنالوجی کے استعمال میں اضافہ ہوا ہے کیونکہ یہ درجہ حرارت کے حساس مواد کی پروسیسنگ کے لیے موزوں طریقہ ہے۔اس تحقیق کے ہدف کا ایک حصہ مکینیکل الائینگ تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے Cu-Zr-Ni ternary پر مشتمل ایک نئی اینٹی بیکٹیریل فلم میٹالک گلاس تیار کرنا تھا۔کروی پاؤڈر جو حتمی مصنوعات کو بناتا ہے اسے کم درجہ حرارت پر سٹینلیس سٹیل کی سطحوں پر ٹھنڈے چھڑکنے کے لیے خام مال کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔دھاتی شیشے کے لیپت سبسٹریٹس سٹینلیس سٹیل کے مقابلے میں کم از کم 1 لاگ کی طرف سے بائیو فلم کی تشکیل کو نمایاں طور پر کم کرنے کے قابل تھے۔
پوری انسانی تاریخ میں، کوئی بھی معاشرہ اپنی مخصوص ضروریات کو پورا کرنے کے لیے نئے مواد کے تعارف کو ترقی دینے اور فروغ دینے میں کامیاب رہا ہے، جس کے نتیجے میں پیداواری صلاحیت میں اضافہ ہوا ہے اور عالمی معیشت1 میں درجہ بندی ہے۔اسے ہمیشہ مواد اور مینوفیکچرنگ کے آلات کو ڈیزائن کرنے کی انسانی صلاحیت کے ساتھ ساتھ صحت، تعلیم، صنعت، معاشیات، ثقافت اور ایک ملک سے دوسرے علاقے میں دوسرے شعبوں تک پہنچنے کے لیے مواد کی تیاری اور خصوصیات کے ڈیزائن سے منسوب کیا گیا ہے۔ترقی کی پیمائش ملک یا خطے سے قطع نظر کی جاتی ہے۔60 سالوں سے، مواد کے سائنسدانوں نے ایک اہم کام کے لیے بہت زیادہ وقت صرف کیا ہے: نئے اور جدید مواد کی تلاش۔حالیہ تحقیق نے موجودہ مواد کے معیار اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے ساتھ ساتھ مکمل طور پر نئی قسم کے مواد کی ترکیب اور ایجاد پر توجہ مرکوز کی ہے۔
مرکب عناصر کا اضافہ، مواد کے مائیکرو اسٹرکچر میں ترمیم اور تھرمل، مکینیکل یا تھرمو مکینیکل علاج کے طریقوں کا اطلاق مختلف مواد کی مکینیکل، کیمیائی اور جسمانی خصوصیات میں نمایاں بہتری کا باعث بنا ہے۔اس کے علاوہ، اب تک نامعلوم مرکبات کو کامیابی سے ترکیب کیا گیا ہے۔ان مسلسل کوششوں نے اختراعی مواد کے ایک نئے خاندان کو جنم دیا ہے جسے اجتماعی طور پر ایڈوانسڈ میٹریلز2 کہا جاتا ہے۔نانو کرسٹلز، نینو پارٹیکلز، نانوٹوبس، کوانٹم ڈاٹس، صفر جہتی، بے ساختہ دھاتی شیشے، اور ہائی اینٹروپی مرکبات جدید مواد کی صرف چند مثالیں ہیں جو پچھلی صدی کے وسط سے دنیا میں نمودار ہوئی ہیں۔بہتر خصوصیات کے ساتھ نئے مرکب دھاتوں کی تیاری اور نشوونما میں، حتمی مصنوعات اور اس کی پیداوار کے درمیانی مراحل دونوں میں، عدم توازن کا مسئلہ اکثر شامل ہوتا ہے۔نئی مینوفیکچرنگ تکنیکوں کے متعارف ہونے کے نتیجے میں جو توازن سے اہم انحراف کی اجازت دیتی ہیں، میٹاسٹیبل مرکب دھاتوں کی ایک پوری نئی کلاس، جسے دھاتی شیشے کے نام سے جانا جاتا ہے، دریافت کیا گیا ہے۔
1960 میں کیلٹیک میں اس کے کام نے دھاتی مرکب کے تصور میں انقلاب برپا کیا جب اس نے تقریبا ایک ملین ڈگری فی سیکنڈ کی رفتار سے مائعات کو تیزی سے ٹھوس کرکے % Si گلاسی مرکبات کی ترکیب کی۔4 پروفیسر پال ڈیوس کی دریافت نے نہ صرف تاریخ کے دھاتی شیشوں (MS) کے آغاز کو نشان زد کیا، بلکہ دھات کے مرکبات کے بارے میں لوگ کس طرح سوچتے ہیں اس میں بھی ایک مثالی تبدیلی کا باعث بنے۔MS مرکبات کی ترکیب میں پہلی ہی ابتدائی تحقیق کے بعد سے، تقریباً تمام دھاتی شیشے مکمل طور پر درج ذیل طریقوں میں سے کسی ایک کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیے گئے ہیں: (i) پگھلنے یا بخارات کی تیزی سے مضبوطی، (ii) جوہری جالی کی خرابی، (iii) خالص دھاتی عناصر کے درمیان ٹھوس ریاست کے امورفائزیشن کے رد عمل اور (iv) ٹھوس مرحلے کی منتقلی۔
MGs کو کرسٹل کے ساتھ منسلک طویل فاصلے کے ایٹم آرڈر کی عدم موجودگی سے پہچانا جاتا ہے، جو کرسٹل کی ایک متعین خصوصیت ہے۔جدید دنیا میں دھاتی شیشے کے میدان میں بہت ترقی ہوئی ہے۔یہ دلچسپ خصوصیات کے ساتھ نئے مواد ہیں جو نہ صرف ٹھوس حالت طبیعیات بلکہ دھات کاری، سطحی کیمسٹری، ٹیکنالوجی، حیاتیات اور بہت سے دوسرے شعبوں کے لیے بھی دلچسپی رکھتے ہیں۔اس نئی قسم کے مواد میں ایسی خصوصیات ہیں جو سخت دھاتوں سے مختلف ہیں، جو اسے مختلف شعبوں میں تکنیکی استعمال کے لیے ایک دلچسپ امیدوار بناتی ہیں۔ان میں کچھ اہم خصوصیات ہیں: (i) اعلی مکینیکل لچک اور پیداوار کی طاقت، (ii) اعلی مقناطیسی پارگمیتا، (iii) کم جبر، (iv) غیر معمولی سنکنرن مزاحمت، (v) درجہ حرارت کی آزادی۔چالکتا 6.7۔
مکینیکل الائینگ (MA)1,8 ایک نسبتاً نیا طریقہ ہے، جسے پہلی بار 19839 میں پروفیسر کے کے کوک اور ان کے ساتھیوں نے متعارف کرایا تھا۔انہوں نے کمرے کے درجہ حرارت کے بالکل قریب محیطی درجہ حرارت پر خالص عناصر کے مرکب کو پیس کر بے ترتیب Ni60Nb40 پاؤڈر تیار کیا۔عام طور پر، MA رد عمل ری ایکٹر میں ری ایکٹنٹ پاؤڈرز کے پھیلاؤ کے درمیان کیا جاتا ہے، جو عام طور پر سٹینلیس سٹیل سے بنا ہوتا ہے، بال مل میں ہوتا ہے۔10 (تصویر 1a، b)۔تب سے، یہ میکانکی طور پر حوصلہ افزائی شدہ ٹھوس حالت کے رد عمل کا طریقہ کم (تصویر 1c) اور ہائی انرجی بال ملز اور راڈ ملز 11,12,13,14,15,16 کا استعمال کرتے ہوئے نئے بیمار/دھاتی شیشے کے مرکب پاؤڈر تیار کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔خاص طور پر، اس طریقہ کا استعمال ناقابل تسخیر نظام جیسے Cu-Ta17 کے ساتھ ساتھ ہائی پگھلنے والے مقام کے مرکبات جیسے ال-ٹرانزیشن میٹل (TM، Zr، Hf، Nb اور Ta) 18,19 اور Fe-W20 سسٹمز کی تیاری کے لیے کیا گیا ہے۔، جو روایتی کھانا پکانے کے طریقوں سے حاصل نہیں کیا جاسکتا۔اس کے علاوہ، MA کو دھاتی آکسائیڈز، کاربائیڈز، نائٹرائیڈز، ہائیڈرائیڈز، کاربن نانوٹوبس، نینوڈیمنڈز کے صنعتی پیمانے پر نینو کرسٹل لائن اور نانوکومپوزائٹ پاؤڈر پارٹیکلز کی پیداوار کے لیے سب سے زیادہ طاقتور نینو ٹیکنالوجی ٹولز میں سے ایک سمجھا جاتا ہے، نیز ٹاپ-ڈاؤن اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے وسیع استحکام۔1 اور میٹاسٹیبل مراحل۔
اس مطالعے میں Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 دھاتی شیشے کی کوٹنگ تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والے من گھڑت طریقے کو دکھاتے ہوئے اسکیمیٹک۔(a) کم توانائی والی بال ملنگ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے Ni x (x؛ 10، 20، 30، اور 40 at.%) کے مختلف ارتکاز کے ساتھ MC الائے پاؤڈر کی تیاری۔(a) ابتدائی مواد کو ٹول اسٹیل کی گیندوں کے ساتھ ٹول سلنڈر میں لوڈ کیا جاتا ہے اور (b) He ماحول سے بھرے دستانے والے باکس میں بند کیا جاتا ہے۔(c) پیسنے والے برتن کا شفاف ماڈل پیسنے کے دوران گیند کی حرکت کو ظاہر کرتا ہے۔50 گھنٹے کے بعد حاصل ہونے والی حتمی پاؤڈر پروڈکٹ کو کولڈ سپرے کوٹ SUS 304 سبسٹریٹ (d) کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔
جب بلک میٹریل سطحوں (سبسٹریٹس) کی بات آتی ہے تو، سطحی انجینئرنگ میں سطحوں (سبسٹریٹس) کے ڈیزائن اور ترمیم شامل ہوتی ہے تاکہ کچھ ایسی جسمانی، کیمیائی اور تکنیکی خصوصیات فراہم کی جائیں جو اصل بلک مواد میں موجود نہیں ہیں۔کچھ خصوصیات جو سطحی علاج کے ذریعے مؤثر طریقے سے بہتر کی جا سکتی ہیں ان میں رگڑ، آکسیکرن اور سنکنرن مزاحمت، رگڑ کا گتانک، بایو انرٹینس، برقی خصوصیات اور تھرمل موصلیت شامل ہیں، صرف چند نام۔میٹالرجیکل، مکینیکل یا کیمیائی طریقوں سے سطح کے معیار کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ایک معروف عمل کے طور پر، کوٹنگ کی تعریف محض مواد کی ایک یا زیادہ تہوں کے طور پر کی جاتی ہے جو مصنوعی طور پر کسی دوسرے مواد سے بنی بلک آبجیکٹ (سبسٹریٹ) کی سطح پر لگائی جاتی ہے۔اس طرح، کوٹنگز کو جزوی طور پر مطلوبہ تکنیکی یا آرائشی خصوصیات حاصل کرنے کے ساتھ ساتھ ماحول کے ساتھ متوقع کیمیائی اور جسمانی تعاملات سے مواد کی حفاظت کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
مناسب حفاظتی تہوں کو چند مائیکرو میٹر (10-20 مائیکرو میٹر سے نیچے) سے 30 مائیکرو میٹر یا حتیٰ کہ کئی ملی میٹر موٹائی تک لگانے کے لیے مختلف طریقوں اور تکنیکوں کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔عام طور پر، کوٹنگ کے عمل کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: (i) گیلے کوٹنگ کے طریقے، بشمول الیکٹروپلاٹنگ، الیکٹروپلاٹنگ، اور ہاٹ ڈِپ گالوانائزنگ، اور (ii) خشک کوٹنگ کے طریقے، بشمول سولڈرنگ، ہارڈفیسنگ، فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (PVD)۔)، کیمیائی بخارات جمع کرنے (CVD)، تھرمل سپرے کی تکنیک، اور حال ہی میں کولڈ سپرے کی تکنیک 24 (شکل 1d)۔
بائیو فلموں کو مائکروبیل کمیونٹیز کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جو سطحوں سے ناقابل واپسی طور پر منسلک ہوتے ہیں اور خود ساختہ ایکسٹرا سیلولر پولیمر (EPS) سے گھرے ہوتے ہیں۔سطحی طور پر بالغ بائیو فلم کی تشکیل بہت سی صنعتوں میں اہم نقصانات کا باعث بن سکتی ہے، بشمول فوڈ پروسیسنگ، پانی کے نظام اور صحت کی دیکھ بھال۔انسانوں میں، بائیو فلموں کی تشکیل کے ساتھ، مائکروبیل انفیکشن کے 80٪ سے زیادہ کیسز (بشمول Enterobacteriaceae اور Staphylococci) کا علاج مشکل ہے۔اس کے علاوہ، بالغ بائیو فلموں کو پلانکٹونک بیکٹیریل خلیات کے مقابلے میں اینٹی بائیوٹک علاج کے خلاف 1000 گنا زیادہ مزاحم ہونے کی اطلاع دی گئی ہے، جسے ایک بڑا علاجاتی چیلنج سمجھا جاتا ہے۔تاریخی طور پر، عام نامیاتی مرکبات سے ماخوذ antimicrobial سطح کوٹنگ مواد استعمال کیا گیا ہے۔اگرچہ اس طرح کے مواد میں اکثر زہریلے اجزا ہوتے ہیں جو انسانوں کے لیے ممکنہ طور پر نقصان دہ ہوتے ہیں، 25,26 یہ بیکٹیریا کی منتقلی اور مواد کے انحطاط سے بچنے میں مدد کر سکتے ہیں۔
بائیوفیلم کی تشکیل کی وجہ سے اینٹی بائیوٹک علاج کے خلاف وسیع پیمانے پر بیکٹیریا کی مزاحمت نے ایک مؤثر اینٹی مائکروبیل جھلی لیپت سطح تیار کرنے کی ضرورت کا باعث بنی ہے جسے محفوظ طریقے سے لاگو کیا جاسکتا ہے۔ایک جسمانی یا کیمیائی اینٹی چپکنے والی سطح کی نشوونما جس سے بیکٹیریل خلیے چپکنے کی وجہ سے بایوفلمز کو باندھ نہیں سکتے اور تشکیل نہیں دے سکتے اس عمل میں پہلا نقطہ نظر ہے۔دوسری ٹکنالوجی ایسی ملمع تیار کرنا ہے جو اینٹی مائکروبیل کیمیکلز کو بالکل اسی جگہ فراہم کرتی ہے جہاں ان کی ضرورت ہوتی ہے، انتہائی مرتکز اور موزوں مقدار میں۔یہ منفرد کوٹنگ میٹریل جیسے گرافین/جرمینیم28، بلیک ڈائمنڈ29 اور ZnO30 ڈوپڈ ڈائمنڈ نما کاربن کوٹنگز کی ترقی کے ذریعے حاصل کیا گیا ہے جو بیکٹیریا کے خلاف مزاحم ہیں، ایک ایسی ٹیکنالوجی جو بائیو فلم کی تشکیل کی وجہ سے زہریلے پن اور مزاحمت کی نشوونما کو زیادہ سے زیادہ کرتی ہے۔اس کے علاوہ، جراثیم کش کیمیکلز پر مشتمل کوٹنگز جو بیکٹیریل آلودگی کے خلاف طویل مدتی تحفظ فراہم کرتی ہیں تیزی سے مقبول ہو رہی ہیں۔اگرچہ یہ تینوں طریقہ کار لیپت سطحوں پر جراثیم کش سرگرمی کرنے کے قابل ہیں، ہر ایک کی اپنی حدود ہیں جن پر اطلاق کی حکمت عملی تیار کرتے وقت غور کیا جانا چاہیے۔
فی الحال مارکیٹ میں موجود مصنوعات حیاتیاتی طور پر فعال اجزاء کے لیے حفاظتی کوٹنگز کا تجزیہ اور جانچ کرنے کے لیے وقت کی کمی کی وجہ سے رکاوٹ ہیں۔کمپنیوں کا دعویٰ ہے کہ ان کی مصنوعات صارفین کو مطلوبہ فنکشنل پہلو فراہم کریں گی، تاہم، یہ اس وقت مارکیٹ میں موجود مصنوعات کی کامیابی میں رکاوٹ بن گیا ہے۔چاندی سے اخذ کردہ مرکبات اس وقت صارفین کے لیے دستیاب زیادہ تر antimicrobials میں استعمال ہوتے ہیں۔یہ مصنوعات صارفین کو مائیکرو آرگنزم کے ممکنہ نقصان دہ نمائش سے بچانے کے لیے ڈیزائن کی گئی ہیں۔تاخیر سے اینٹی مائکروبیل اثر اور چاندی کے مرکبات سے وابستہ زہریلا کم نقصان دہ متبادل تیار کرنے کے لیے محققین پر دباؤ بڑھاتا ہے۔ایک عالمی اینٹی مائکروبیل کوٹنگ بنانا جو اندر اور باہر کام کرتا ہے ایک چیلنج بنی ہوئی ہے۔یہ متعلقہ صحت اور حفاظت کے خطرات کے ساتھ آتا ہے۔ایک antimicrobial ایجنٹ کو دریافت کرنا جو انسانوں کے لیے کم نقصان دہ ہو اور یہ معلوم کرنا کہ اسے کوٹنگ سبسٹریٹس میں کیسے شامل کیا جائے جس کی طویل شیلف لائف ہو، ہدف38 کے بعد بہت زیادہ مطلوب ہے۔جدید ترین antimicrobial اور antibiofilm مواد کو بیکٹیریا کو قریب سے مارنے کے لیے بنایا گیا ہے یا تو براہ راست رابطے کے ذریعے یا فعال ایجنٹ کی رہائی کے بعد۔وہ ابتدائی بیکٹیریل آسنجن کو روک کر (سطح پر پروٹین کی تہہ کی تشکیل کو روکنے سمیت) یا خلیے کی دیوار میں مداخلت کرکے بیکٹیریا کو مار کر ایسا کر سکتے ہیں۔
بنیادی طور پر، سطح کی کوٹنگ سطح کی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے کسی جزو کی سطح پر دوسری پرت لگانے کا عمل ہے۔سطح کی کوٹنگ کا مقصد کسی جزو کے قریب سطح کے علاقے کی مائیکرو اسٹرکچر اور/یا ساخت کو تبدیل کرنا ہے۔سطح کوٹنگ کے طریقوں کو مختلف طریقوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جن کا خلاصہ تصویر 2a میں دیا گیا ہے۔کوٹنگز کو تھرمل، کیمیکل، فزیکل اور الیکٹرو کیمیکل کیٹیگریز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے جو کوٹنگ بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
(a) ایک انسیٹ جو مرکزی سطح کی ساخت بنانے کی تکنیکوں کو ظاہر کرتا ہے، اور (b) کولڈ سپرے کے طریقہ کار کے منتخب فوائد اور نقصانات۔
کولڈ سپرے ٹیکنالوجی روایتی تھرمل سپرے تکنیکوں کے ساتھ بہت زیادہ مشترک ہے۔تاہم، کچھ اہم بنیادی خصوصیات بھی ہیں جو کولڈ سپرے کے عمل اور کولڈ اسپرے مواد کو خاص طور پر منفرد بناتی ہیں۔کولڈ سپرے ٹیکنالوجی ابھی ابتدائی دور میں ہے، لیکن اس کا مستقبل بہت اچھا ہے۔بعض صورتوں میں، ٹھنڈے چھڑکاؤ کی منفرد خصوصیات روایتی تھرمل اسپرے کی تکنیکوں کی حدود پر قابو پاتے ہوئے عظیم فوائد پیش کرتی ہیں۔یہ روایتی تھرمل سپرے ٹیکنالوجی کی اہم حدود پر قابو پاتا ہے، جس میں پاؤڈر کو سبسٹریٹ پر جمع کرنے کے لیے پگھلانا ضروری ہے۔ظاہر ہے، کوٹنگ کا یہ روایتی عمل انتہائی درجہ حرارت کے حساس مواد جیسے نینو کرسٹلز، نینو پارٹیکلز، بے ساختہ اور دھاتی شیشے40، 41، 42 کے لیے موزوں نہیں ہے۔ اس کے علاوہ، تھرمل سپرے کوٹنگ مواد میں ہمیشہ پورسٹی اور آکسائیڈز کی اعلی سطح ہوتی ہے۔کولڈ اسپرے ٹیکنالوجی کے تھرمل سپرے ٹیکنالوجی کے مقابلے میں بہت سے اہم فوائد ہیں، جیسے کہ (i) سبسٹریٹ میں کم سے کم ہیٹ ان پٹ، (ii) سبسٹریٹ کوٹنگ کے انتخاب میں لچک، (iii) کوئی فیز ٹرانسفارمیشن اور اناج کی نشوونما، (iv) اعلی چپکنے والی طاقت1 .39 (تصویر 2b)۔اس کے علاوہ، کولڈ سپرے کوٹنگ مواد میں سنکنرن مزاحمت، اعلی طاقت اور سختی، اعلی برقی چالکتا اور اعلی کثافت41 ہوتی ہے۔کولڈ سپرے کے عمل کے فوائد کے باوجود، اس طریقہ کار میں اب بھی کچھ خرابیاں ہیں، جیسا کہ شکل 2b میں دکھایا گیا ہے۔جب خالص سیرامک ​​پاؤڈر جیسے Al2O3، TiO2، ZrO2، WC، وغیرہ کو کوٹنگ کرتے ہیں، تو کولڈ سپرے کا طریقہ استعمال نہیں کیا جا سکتا۔دوسری طرف، سیرامک/دھاتی مرکب پاؤڈر کوٹنگز کے لیے خام مال کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔دوسرے تھرمل سپرے کے طریقوں کے لیے بھی یہی ہے۔مشکل سطحوں اور پائپ کے اندرونی حصوں کو چھڑکنا اب بھی مشکل ہے۔
اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ موجودہ کام کوٹنگز کے لیے ابتدائی مواد کے طور پر دھاتی کانچ کے پاؤڈر کے استعمال کی ہدایت کی گئی ہے، یہ واضح ہے کہ اس مقصد کے لیے روایتی تھرمل اسپرے کا استعمال نہیں کیا جا سکتا۔یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ دھاتی کانچ کے پاؤڈر اعلی درجہ حرارت پر کرسٹلائز ہوتے ہیں۔
طبی اور خوراک کی صنعتوں میں استعمال ہونے والے زیادہ تر آلات جراحی کے آلات کی تیاری کے لیے 12 سے 20 wt.% کے کرومیم مواد کے ساتھ austenitic سٹینلیس سٹیل کے مرکب (SUS316 اور SUS304) سے بنائے جاتے ہیں۔یہ عام طور پر قبول کیا جاتا ہے کہ اسٹیل مرکب میں کرومیم دھات کا استعمال ایک مرکب عنصر کے طور پر معیاری اسٹیل مرکب دھاتوں کی سنکنرن مزاحمت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔سٹینلیس سٹیل کے مرکب، ان کی اعلی سنکنرن مزاحمت کے باوجود، اہم antimicrobial خصوصیات نہیں ہیں 38,39.یہ ان کی اعلی سنکنرن مزاحمت سے متضاد ہے۔اس کے بعد، انفیکشن اور سوزش کی ترقی کی پیشن گوئی کرنا ممکن ہے، جو بنیادی طور پر سٹینلیس سٹیل بائیو میٹریلز کی سطح پر بیکٹیریل آسنجن اور نوآبادیات کی وجہ سے ہوتے ہیں۔بیکٹیریل آسنجن اور بائیو فلم کی تشکیل کے راستوں سے وابستہ اہم مشکلات کی وجہ سے اہم مشکلات پیدا ہو سکتی ہیں، جو خراب صحت کا باعث بن سکتی ہیں، جس کے بہت سے نتائج ہو سکتے ہیں جو براہ راست یا بالواسطہ انسانی صحت کو متاثر کر سکتے ہیں۔
یہ مطالعہ کویت فاؤنڈیشن فار دی ایڈوانسمنٹ آف سائنس (KFAS) کے ذریعے مالی اعانت فراہم کرنے والے منصوبے کا پہلا مرحلہ ہے، معاہدہ نمبر۔2010-550401، MA ٹیکنالوجی (ٹیبل) کا استعمال کرتے ہوئے دھاتی شیشے والے Cu-Zr-Ni ٹرنری پاؤڈر تیار کرنے کی فزیبلٹی کی چھان بین کے لیے۔1) SUS304 اینٹی بیکٹیریل سطح کے تحفظ کی فلم/کوٹنگ کی تیاری کے لیے۔پروجیکٹ کا دوسرا مرحلہ، جنوری 2023 میں شروع ہونے والا ہے، جس میں گالوانک سنکنرن کی خصوصیات اور نظام کی میکانکی خصوصیات کا تفصیل سے مطالعہ کیا جائے گا۔مختلف قسم کے بیکٹیریا کے تفصیلی مائیکروبائیولوجیکل ٹیسٹ کیے جائیں گے۔
یہ مضمون شکلی اور ساختی خصوصیات کی بنیاد پر شیشے کی تشکیل کی صلاحیت (GFA) پر Zr مرکب مواد کے اثر پر بحث کرتا ہے۔اس کے علاوہ، پاؤڈر لیپت دھاتی گلاس/SUS304 جامع کی اینٹی بیکٹیریل خصوصیات پر بھی تبادلہ خیال کیا گیا۔اس کے علاوہ، من گھڑت دھاتی شیشے کے نظاموں کے سپر کولڈ مائع علاقے میں کولڈ اسپرے کے دوران ہونے والے دھاتی شیشے کے پاؤڈروں کی ساختی تبدیلی کے امکان کی تحقیقات کے لیے جاری کام جاری ہے۔اس مطالعے میں نمائندہ مثال کے طور پر Cu50Zr30Ni20 اور Cu50Zr20Ni30 دھاتی شیشے کے مرکب استعمال کیے گئے تھے۔
یہ سیکشن کم توانائی والی گیند کی گھسائی کے دوران عنصری Cu، Zr اور Ni کے پاؤڈرز میں مورفولوجیکل تبدیلیوں کو پیش کرتا ہے۔Cu50Zr20Ni30 اور Cu50Zr40Ni10 پر مشتمل دو مختلف نظاموں کو مثالی مثال کے طور پر استعمال کیا جائے گا۔ایم اے کے عمل کو تین الگ الگ مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ پیسنے کے مرحلے میں حاصل ہونے والے پاؤڈر کی میٹالوگرافک خصوصیات (تصویر 3) سے ظاہر ہوتا ہے۔
گیند پیسنے کے مختلف مراحل کے بعد حاصل کردہ مکینیکل اللوائیز (MA) کے پاؤڈرز کی میٹالوگرافک خصوصیات۔MA اور Cu50Zr40Ni10 پاؤڈرز کی فیلڈ ایمیشن سکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (FE-SEM) تصاویر جو 3، 12 اور 50 گھنٹے تک کم توانائی والی بال ملنگ کے بعد حاصل کی گئی ہیں، Cu50Zr20Ni30 سسٹم کے لیے (a)، (c) اور (e) میں دکھائی گئی ہیں، جبکہ اسی MA پر۔وقت کے بعد لی گئی Cu50Zr40Ni10 سسٹم کی متعلقہ تصاویر (b)، (d) اور (f) میں دکھائی گئی ہیں۔
گیند کی گھسائی کے دوران، مؤثر حرکی توانائی جو دھاتی پاؤڈر میں منتقل کی جا سکتی ہے، پیرامیٹرز کے امتزاج سے متاثر ہوتی ہے، جیسا کہ تصویر 1a میں دکھایا گیا ہے۔اس میں گیندوں اور پاؤڈروں کے درمیان تصادم، پیسنے والے میڈیا کے درمیان یا اس کے درمیان پھنسے ہوئے پاؤڈر کا قینچ کمپریشن، گرنے والی گیندوں کے اثرات، بال مل کے حرکت پذیر جسموں کے درمیان پاؤڈر ڈریگ کی وجہ سے قینچ اور پہننا، اور بھاری بھرکم کلچر (تصویر 1a) کے ذریعے پھیلنے والی گرتی ہوئی گیندوں سے گزرنے والی صدمے کی لہر شامل ہیں۔ Элементарные порошки Cu, Zr и Ni были сильно деформированы из-за холодной сварки на ранней стадии МА (3 ч) порошка (> 1 mm в diaметре)۔ MA (3 h) کے ابتدائی مرحلے میں کولڈ ویلڈنگ کی وجہ سے عنصری Cu، Zr، اور Ni پاؤڈر شدید طور پر بگڑ گئے تھے، جس کی وجہ سے پاؤڈر کے بڑے ذرات (> 1 ملی میٹر قطر) بنے۔یہ بڑے مرکب ذرات مرکب عناصر (Cu, Zr, Ni) کی موٹی تہوں کی تشکیل سے نمایاں ہیں، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔3a، bایم اے ٹائم میں 12 گھنٹے (انٹرمیڈیٹ سٹیج) کا اضافہ بال مل کی حرکی توانائی میں اضافے کا باعث بنا، جس کی وجہ سے مرکب پاؤڈر چھوٹے پاؤڈر (200 μm سے کم) میں گلنے لگا، جیسا کہ تصویر 3c، شہر میں دکھایا گیا ہے۔اس مرحلے پر، لاگو قینچی قوت پتلی Cu, Zr, Ni اشارے کی تہوں کے ساتھ ایک نئی دھاتی سطح کی تشکیل کا باعث بنتی ہے، جیسا کہ تصویر 3c، d میں دکھایا گیا ہے۔فلیکس کے انٹرفیس پر تہوں کو پیسنے کے نتیجے میں، نئے مراحل کی تشکیل کے ساتھ ٹھوس مرحلے کا رد عمل ہوتا ہے۔
ایم اے کے عمل کے عروج پر (50 گھنٹے کے بعد)، فلیک میٹالوگرافی بمشکل قابل توجہ تھی (تصویر 3e، f)، اور پاؤڈر کی پالش سطح پر آئینہ میٹالوگرافی کا مشاہدہ کیا گیا۔اس کا مطلب ہے کہ ایم اے کا عمل مکمل ہو گیا تھا اور ایک ہی رد عمل کا مرحلہ تشکیل دیا گیا تھا۔خطوں کی بنیادی ساخت جس کی نشاندہی انجیر میں کی گئی ہے۔3e (I, II, III), f, v, vi) کا تعین فیلڈ ایمیشن اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (FE-SEM) کا استعمال کرتے ہوئے توانائی کے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDS) کے ساتھ کیا گیا تھا۔(IV)۔
میز میں.مرکب عناصر کی 2 عنصری ارتکاز کو انجیر میں منتخب کردہ ہر خطے کے کل ماس کے فیصد کے طور پر دکھایا گیا ہے۔3e، f.ان نتائج کا جدول 1 میں دی گئی Cu50Zr20Ni30 اور Cu50Zr40Ni10 کی ابتدائی برائے نام مرکبات سے موازنہ کرنے سے پتہ چلتا ہے کہ ان دو حتمی مصنوعات کی ترکیبیں برائے نام مرکبات کے بہت قریب ہیں۔اس کے علاوہ، تصویر 3e،f میں درج خطوں کے لیے اجزاء کی نسبتی قدریں ہر نمونے کی ساخت میں ایک خطے سے دوسرے خطے میں نمایاں بگاڑ یا تغیر کی تجویز نہیں کرتی ہیں۔اس کا ثبوت اس حقیقت سے ملتا ہے کہ ایک خطہ سے دوسرے خطے میں ساخت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔یہ یکساں مرکب پاؤڈر کی پیداوار کی طرف اشارہ کرتا ہے جیسا کہ جدول 2 میں دکھایا گیا ہے۔
Cu50(Zr50-xNix) فائنل پروڈکٹ پاؤڈر کے FE-SEM مائیکروگرافس 50 MA بار کے بعد حاصل کیے گئے، جیسا کہ تصویر 4a-d میں دکھایا گیا ہے، جہاں x بالترتیب 10، 20، 30 اور 40 فیصد ہے۔پیسنے کے اس قدم کے بعد، وین ڈیر والز اثر کی وجہ سے پاؤڈر جمع ہو جاتا ہے، جو 73 سے 126 nm کے قطر کے ساتھ انتہائی باریک ذرات پر مشتمل بڑے ایگریگیٹس کی تشکیل کا باعث بنتا ہے، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔
50-hour MA کے بعد حاصل کردہ Cu50(Zr50-xNix) پاؤڈر کی مورفولوجیکل خصوصیات۔Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 سسٹمز کے لیے، 50 MA کے بعد حاصل کردہ پاؤڈرز کی FE-SEM تصاویر کو بالترتیب (a)، (b)، (c) اور (d) میں دکھایا گیا ہے۔
پاؤڈرز کو کولڈ اسپرے فیڈر میں لوڈ کرنے سے پہلے، انہیں پہلے 15 منٹ کے لیے تجزیاتی گریڈ ایتھنول میں سونیکیٹ کیا گیا اور پھر 2 گھنٹے کے لیے 150 ° C پر خشک کیا گیا۔یہ قدم کامیابی سے جمع ہونے سے نمٹنے کے لیے اٹھایا جانا چاہیے، جو اکثر کوٹنگ کے عمل میں بہت سے سنگین مسائل کا باعث بنتا ہے۔ایم اے کے عمل کی تکمیل کے بعد، مصر کے پاؤڈر کی یکسانیت کی تحقیقات کے لیے مزید مطالعات کی گئیں۔انجیر پر۔5a–d بالترتیب 50 گھنٹے کے وقت M کے بعد لیے گئے Cu50Zr30Ni20 مرکب کے Cu، Zr اور Ni مرکب عناصر کی FE-SEM مائیکرو گراف اور متعلقہ EDS تصاویر دکھاتا ہے۔واضح رہے کہ اس مرحلے کے بعد حاصل ہونے والے مرکب پاؤڈر یکساں ہیں، کیونکہ وہ ذیلی نینو میٹر کی سطح سے آگے کسی ساخت کے اتار چڑھاؤ کو ظاہر نہیں کرتے، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔
MG Cu50Zr30Ni20 پاؤڈر میں عناصر کی مورفولوجی اور مقامی تقسیم FE-SEM/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) کے ذریعے 50 MA کے بعد حاصل کی گئی۔(a) SEM اور X-ray EDS امیجنگ (b) Cu-Kα، (c) Zr-Lα، اور (d) Ni-Kα۔
50 گھنٹے MA کے بعد حاصل کردہ میکانکی طور پر مرکب Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30، اور Cu50Zr20Ni30 پاؤڈرز کے ایکس رے پھیلاؤ کے نمونے انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔بالترتیب 6a-d۔پیسنے کے اس مرحلے کے بعد، مختلف Zr ارتکاز کے ساتھ تمام نمونوں میں بے ساختہ ڈھانچے تھے جن میں خصوصیت کے ہالو پھیلاؤ کے نمونے تصویر 6 میں دکھائے گئے ہیں۔
50 گھنٹے کے لیے MA کے بعد Cu50Zr40Ni10 (a)، Cu50Zr30Ni20 (b)، Cu50Zr20Ni30 (c)، اور Cu50Zr20Ni30 (d) پاؤڈرز کے ایکس رے پھیلاؤ کے پیٹرن۔بغیر کسی استثنا کے تمام نمونوں میں ہالو ڈفیوژن پیٹرن کا مشاہدہ کیا گیا، جو ایک بے ساختہ مرحلے کی تشکیل کی نشاندہی کرتا ہے۔
ہائی ریزولوشن فیلڈ ایمیشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (FE-HRTEM) کا استعمال ساختی تبدیلیوں کا مشاہدہ کرنے اور مختلف MA اوقات میں بال ملنگ کے نتیجے میں پاؤڈرز کی مقامی ساخت کو سمجھنے کے لیے کیا گیا تھا۔Cu50Zr30Ni20 اور Cu50Zr40Ni10 پاؤڈروں کو پیسنے کے ابتدائی (6 h) اور درمیانی (18 h) مراحل کے بعد FE-HRTEM طریقہ سے حاصل کردہ پاؤڈرز کی تصاویر انجیر میں دکھائی گئی ہیں۔بالترتیب 7a۔MA کے 6 h کے بعد حاصل کردہ پاؤڈر کی روشن فیلڈ امیج (BFI) کے مطابق، پاؤڈر fcc-Cu، hcp-Zr، اور fcc-Ni عناصر کی واضح طور پر متعین حدود کے ساتھ بڑے اناج پر مشتمل ہوتا ہے، اور رد عمل کے مرحلے کی تشکیل کے کوئی آثار نہیں ہیں، جیسا کہ تصویر 7a میں دکھایا گیا ہے۔اس کے علاوہ، درمیانی علاقے سے لیا گیا ایک باہم منسلک منتخب ایریا ڈفریکشن پیٹرن (SADP) نے ایک تیز ڈفریکشن پیٹرن (تصویر 7b) کا انکشاف کیا جو بڑے کرسٹلائٹس کی موجودگی اور رد عمل کے مرحلے کی عدم موجودگی کو ظاہر کرتا ہے۔
ابتدائی (6 h) اور انٹرمیڈیٹ (18 h) مراحل کے بعد حاصل کردہ MA پاؤڈر کی مقامی ساختی خصوصیات۔(a) ہائی ریزولیوشن فیلڈ ایمیشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (FE-HRTEM) اور (b) 6 گھنٹے تک MA علاج کے بعد Cu50Zr30Ni20 پاؤڈر کا متعلقہ منتخب ایریا ڈفریکٹوگرام (SADP)۔18 گھنٹے MA کے بعد حاصل کی گئی Cu50Zr40Ni10 کی FE-HRTEM تصویر (c) میں دکھائی گئی ہے۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔7c میں، MA کی مدت میں 18 گھنٹے تک اضافہ پلاسٹک کی اخترتی کے ساتھ مل کر جالیوں کے سنگین نقائص کا باعث بنا۔ایم اے کے عمل کے اس درمیانی مرحلے میں، پاؤڈر میں مختلف نقائص ظاہر ہوتے ہیں، جن میں اسٹیکنگ فالٹس، جالیوں کے نقائص، اور پوائنٹ کی خرابیاں (تصویر 7) شامل ہیں۔یہ نقائص اناج کی حدود کے ساتھ بڑے اناج کے 20 nm سائز (تصویر 7c) سے چھوٹے ذیلی دانوں میں ٹکڑے ٹکڑے ہونے کا سبب بنتے ہیں۔
Cu50Z30Ni20 پاؤڈر کا مقامی ڈھانچہ 36 h MA کے لیے مل کر ایک بے ساختہ پتلی میٹرکس میں سرایت شدہ الٹرا فائن نینوگرینز کی تشکیل سے نمایاں ہے، جیسا کہ تصویر 8a میں دکھایا گیا ہے۔EMF کے مقامی تجزیے سے معلوم ہوا ہے کہ انجیر میں دکھائے گئے نانو کلسٹرز۔8a غیر علاج شدہ Cu، Zr اور Ni پاؤڈر مرکب سے وابستہ ہیں۔میٹرکس میں Cu کا مواد ~32 at.% (غریب زون) سے ~74 at.% (امیر زون) تک مختلف تھا، جو متضاد مصنوعات کی تشکیل کی نشاندہی کرتا ہے۔مزید برآں، اس مرحلے میں ملنگ کے بعد حاصل کیے گئے پاؤڈرز کے متعلقہ SADPs بنیادی اور ثانوی ہالو-ڈفیوژن ایمورفوس فیز رِنگز کو ان غیر علاج شدہ مرکب عناصر سے منسلک تیز پوائنٹس کے ساتھ اوورلیپ کرتے ہوئے دکھاتے ہیں، جیسا کہ تصویر 8b میں دکھایا گیا ہے۔
Nanoscale مقامی ساختی خصوصیات Beyond 36 h-Cu50Zr30Ni20 پاؤڈر۔(a) برائٹ فیلڈ امیج (BFI) اور متعلقہ (b) Cu50Zr30Ni20 پاؤڈر کا SADP 36 h MA کے لیے ملنگ کے بعد حاصل کیا گیا۔
MA کے عمل کے اختتام کی طرف (50 h)، Cu50(Zr50-xNix)، X, 10, 20, 30, اور 40 at. % پاؤڈرز، بغیر کسی استثناء کے، بے ترتیب مرحلے کی بھولبلییا شکل رکھتے ہیں، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ہر ایک کمپوزیشن کے متعلقہ SADS میں نہ تو نقطہ کا پھیلاؤ اور نہ ہی تیز کنڈلی پیٹرن کا پتہ لگایا جا سکتا ہے۔یہ غیر علاج شدہ کرسٹل لائن دھات کی عدم موجودگی کی طرف اشارہ کرتا ہے، بلکہ ایک بے ساختہ مرکب پاؤڈر کی تشکیل کی طرف اشارہ کرتا ہے۔یہ متعلقہ SADPs جو ہالو ڈفیوژن پیٹرن دکھاتے ہیں حتمی مصنوعات کے مواد میں بے ساختہ مراحل کی نشوونما کے ثبوت کے طور پر بھی استعمال کیے گئے تھے۔
Cu50 MS سسٹم (Zr50-xNix) کے فائنل پروڈکٹ کی مقامی ساخت۔(a) Cu50Zr40Ni10، (b) Cu50Zr30Ni20، (c) Cu50Zr20Ni30، اور (d) Cu50Zr10Ni40 کے FE-HRTEM اور متعلقہ نینوبیم ڈفریکشن پیٹرن (NBDP) 50 hMA کے بعد حاصل ہوئے۔
ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوری میٹری کا استعمال کرتے ہوئے، شیشے کے ٹرانزیشن ٹمپریچر (Tg)، سپر کولڈ مائع ریجن (ΔTx) اور کرسٹلائزیشن ٹمپریچر (Tx) کے تھرمل استحکام کا مطالعہ Cu50 (Zr50-xNix) میں Ni (x) کے مواد کی بنیاد پر کیا گیا۔(DSC) ہی گیس کے بہاؤ میں خصوصیات۔50 گھنٹے کے لیے MA کے بعد حاصل کردہ Cu50Zr40Ni10، Cu50Zr30Ni20، اور Cu50Zr10Ni40 کے پاؤڈروں کے DSC منحنی خطوط کو انجیر میں دکھایا گیا ہے۔10a، b، e، بالترتیب۔جبکہ بے ترتیب Cu50Zr20Ni30 کا DSC وکر تصویر 10 ویں صدی میں الگ سے دکھایا گیا ہے اسی دوران، DSC میں ~700°C پر گرم ہونے والا Cu50Zr30Ni20 نمونہ تصویر 10g میں دکھایا گیا ہے۔
50 گھنٹے کے لیے MA کے بعد حاصل کیے گئے Cu50(Zr50-xNix) MG پاؤڈرز کی تھرمل استحکام کا تعین گلاس ٹرانزیشن ٹمپریچر (Tg)، کرسٹلائزیشن ٹمپریچر (Tx) اور سپر کولڈ مائع ریجن (ΔTx) سے ہوتا ہے۔50 گھنٹے تک MA کے بعد Cu50Zr40Ni10 (a) Cu50Zr30Ni20 (b) Cu50Zr20Ni30 (c)، اور (e) Cu50Zr10Ni40 MG الائے پاؤڈر کے ڈیفرینشل اسکیننگ کیلوریمیٹر (DSC) پاؤڈرز کے تھرموگرام۔DSC میں Cu50Zr30Ni20 نمونے کا ایک ایکس رے ڈفریکشن پیٹرن (XRD) ~700°C پر گرم کیا گیا ہے (d) میں دکھایا گیا ہے۔
جیسا کہ شکل 10 میں دکھایا گیا ہے، نکل کے مختلف ارتکاز (x) کے ساتھ تمام مرکبات کے لیے DSC منحنی خطوط دو مختلف صورتوں کی نشاندہی کرتے ہیں، ایک اینڈوتھرمک اور دوسرا ایکزتھرمک۔پہلا endothermic واقعہ Tg کے مساوی ہے، اور دوسرا Tx سے وابستہ ہے۔افقی اسپین کا علاقہ جو Tg اور Tx کے درمیان موجود ہے اسے ذیلی کولڈ مائع علاقہ (ΔTx = Tx – Tg) کہا جاتا ہے۔نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ Cu50Zr40Ni10 نمونے (تصویر 10a) کے Tg اور Tx 526°C اور 612°C پر رکھے گئے مواد (x) کو %20 تک 482°C اور 563°C کے کم درجہ حرارت کی طرف منتقل کرتے ہیں۔°C بڑھتے ہوئے Ni مواد (x) کے ساتھ، بالترتیب، جیسا کہ شکل 10b میں دکھایا گیا ہے۔نتیجتاً، ΔTx Cu50Zr40Ni10 Cu50Zr30Ni20 (تصویر 10b) کے لیے 86°С (تصویر 10a) سے 81°С تک کم ہو جاتا ہے۔MC Cu50Zr40Ni10 الائے کے لیے، Tg، Tx، اور ΔTx کی قدروں میں 447°С، 526°С، اور 79°С کی سطح تک کمی بھی دیکھی گئی (تصویر 10b)۔اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ Ni مواد میں اضافہ ایم ایس الائے کے تھرمل استحکام میں کمی کا باعث بنتا ہے۔اس کے برعکس، MC Cu50Zr20Ni30 مرکب کے Tg (507 °C) کی قدر MC Cu50Zr40Ni10 مرکب سے کم ہے۔اس کے باوجود، اس کا Tx اس کے مقابلے کی قدر دکھاتا ہے (612 ° C)۔لہذا، ΔTx کی قدر زیادہ ہے (87 ° C) جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔10ویں صدی
Cu50(Zr50-xNix) MC نظام، مثال کے طور پر Cu50Zr20Ni30 MC الائے کا استعمال کرتے ہوئے، ایک تیز ایگزوتھرمک چوٹی کے ذریعے fcc-ZrCu5، orthorhombic-Zr7Cu10، اور orthorhombic-ZrNi کرسٹل لائن (10Figstalline) میں کرسٹلائز کرتا ہے۔بے ساختہ سے کرسٹل لائن میں اس مرحلے کی منتقلی کی تصدیق ایم جی نمونے (تصویر 10 ڈی) کے ایکس رے ڈفریکشن تجزیہ سے ہوئی جسے DSC میں 700 °C پر گرم کیا گیا تھا۔
انجیر پر۔11 موجودہ کام میں کولڈ سپرے کے عمل کے دوران لی گئی تصاویر دکھاتا ہے۔اس تحقیق میں، MA کے بعد 50 گھنٹے تک ترکیب شدہ دھاتی شیشے والے پاؤڈر کے ذرات (مثال کے طور پر Cu50Zr20Ni30 کا استعمال کرتے ہوئے) کو اینٹی بیکٹیریل خام مال کے طور پر استعمال کیا گیا، اور ایک سٹینلیس سٹیل پلیٹ (SUS304) کولڈ سپرے لیپت تھی۔تھرمل سپرے ٹیکنالوجی سیریز میں کوٹنگ کے لیے کولڈ اسپرے کا طریقہ منتخب کیا گیا تھا کیونکہ یہ تھرمل سپرے ٹیکنالوجی سیریز میں سب سے زیادہ کارآمد طریقہ ہے جہاں اسے دھاتی میٹاسٹیبل ہیٹ حساس مواد جیسے بے ساختہ اور نانو کرسٹل لائن پاؤڈرز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔مرحلے کے تابع نہیں۔ٹرانزیشنزیہ اس طریقہ کار کو منتخب کرنے کا بنیادی عنصر ہے۔سرد جمع کرنے کا عمل تیز رفتار ذرات کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے جو ذرات کی حرکیاتی توانائی کو سبسٹریٹ یا پہلے جمع شدہ ذرات کے ساتھ اثر انداز ہونے پر پلاسٹک کی اخترتی، اخترتی اور حرارت میں بدل دیتے ہیں۔
فیلڈ تصویریں 550 ° C پر MG/SUS 304 کی مسلسل پانچ تیاریوں کے لیے استعمال ہونے والے کولڈ سپرے کے طریقہ کار کو دکھاتی ہیں۔
ذرات کی حرکی توانائی، نیز کوٹنگ کی تشکیل کے دوران ہر ذرے کی رفتار کو، اس طرح کے میکانزم کے ذریعے توانائی کی دوسری شکلوں میں تبدیل کیا جانا چاہیے جیسے پلاسٹک کی اخترتی (میٹرکس میں بنیادی ذرات اور انٹرا پارٹیکل کے تعاملات اور ذرات کے تعاملات)، ٹھوس کی بیچوالا گرہیں، ذرات کے درمیان گردش، گرمی کی حد اور 39 کے درمیان گردش نہ ہونے کی صورت میں۔ حرکی توانائی کو تھرمل توانائی اور اخترتی توانائی میں تبدیل کیا جاتا ہے، نتیجہ ایک لچکدار تصادم ہو گا، جس کا مطلب ہے کہ ذرات صرف اثر کے بعد اچھالتے ہیں۔یہ نوٹ کیا گیا ہے کہ ذرہ/سبسٹریٹ مواد پر لگائی جانے والی اثر توانائی کا 90 فیصد مقامی حرارت 40 میں تبدیل ہو جاتا ہے۔اس کے علاوہ، جب اثر کا دباؤ لاگو ہوتا ہے، تو ذرہ/سبسٹریٹ کے رابطے والے علاقے میں بہت کم وقت میں اعلی پلاسٹک کے تناؤ کی شرح حاصل کی جاتی ہے41,42۔
پلاسٹک کی خرابی کو عام طور پر توانائی کی کھپت کے عمل کے طور پر سمجھا جاتا ہے، یا اس کے بجائے، انٹرفیشل خطے میں گرمی کا ذریعہ سمجھا جاتا ہے۔تاہم، انٹرفیشل ریجن میں درجہ حرارت میں اضافہ عام طور پر انٹرفیشل پگھلنے یا ایٹموں کے باہمی پھیلاؤ کے اہم محرک کے لیے کافی نہیں ہوتا ہے۔مصنفین کو معلوم ہونے والی کسی بھی اشاعت نے پاؤڈر کے چپکنے اور ٹھنڈے سپرے کی تکنیکوں کا استعمال کرتے وقت پائے جانے والے ان دھاتی کانچ کے پاؤڈر کی خصوصیات کے اثرات کی تحقیقات نہیں کی ہیں۔
MG Cu50Zr20Ni30 مرکب پاؤڈر کا BFI تصویر 12a میں دیکھا جا سکتا ہے، جو SUS 304 سبسٹریٹ (تصویر 11، 12b) پر جمع کیا گیا تھا۔جیسا کہ اعداد و شمار سے دیکھا جا سکتا ہے، لیپت پاؤڈر اپنی اصلی بے ساختہ ساخت کو برقرار رکھتے ہیں کیونکہ ان میں ایک نازک بھولبلییا کا ڈھانچہ ہوتا ہے بغیر کسی کرسٹل لائن کی خصوصیات یا جالی کے نقائص کے۔دوسری طرف، تصویر غیر ملکی مرحلے کی موجودگی کی نشاندہی کرتی ہے، جیسا کہ ایم جی لیپت پاؤڈر میٹرکس (تصویر 12 اے) میں شامل نینو پارٹیکلز سے ظاہر ہوتا ہے۔شکل 12c خطہ I (شکل 12a) سے وابستہ انڈیکسڈ نینوبیم ڈفریکشن پیٹرن (NBDP) کو ظاہر کرتا ہے۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔12c، NBDP بے ساختہ ڈھانچے کے ایک کمزور ہالو ڈفیوژن پیٹرن کی نمائش کرتا ہے اور ایک کرسٹل لائن بڑے کیوبک میٹاسٹیبل Zr2Ni مرحلے کے علاوہ ایک ٹیٹراگونل CuO مرحلے کے مطابق تیز دھبوں کے ساتھ ایک ساتھ رہتا ہے۔CuO کی تشکیل پاؤڈر کے آکسیڈیشن سے وضاحت کی جا سکتی ہے جب سپرے گن کے نوزل ​​سے SUS 304 کی طرف کھلی ہوا میں سپرسونک بہاؤ میں منتقل ہوتا ہے۔دوسری طرف، دھاتی شیشے والے پاؤڈروں کی ڈیوٹریفیکیشن کے نتیجے میں 30 منٹ تک 550 ° C پر کولڈ اسپرے ٹریٹمنٹ کے بعد بڑے کیوبک مراحل کی تشکیل ہوئی۔
(a) MG پاؤڈر کی FE-HRTEM تصویر (b) SUS 304 سبسٹریٹ (فگر انسیٹ) پر جمع۔(a) میں دکھائے گئے گول علامت کا NBDP انڈیکس (c) میں دکھایا گیا ہے۔
بڑے کیوبک Zr2Ni نینو پارٹیکلز کی تشکیل کے لیے اس ممکنہ طریقہ کار کو جانچنے کے لیے، ایک آزاد تجربہ کیا گیا۔اس تجربے میں، ایس یو ایس 304 سبسٹریٹ کی سمت میں 550 ° C پر ایک ایٹمائزر سے پاؤڈر چھڑکایا گیا تھا۔تاہم، اینیلنگ اثر کا تعین کرنے کے لیے، SUS304 پٹی سے پاؤڈر کو جلد از جلد ہٹا دیا گیا (تقریباً 60 سیکنڈ)۔)۔تجربات کی ایک اور سیریز کی گئی جس میں استعمال کے تقریباً 180 سیکنڈ بعد پاؤڈر کو سبسٹریٹ سے ہٹا دیا گیا۔
اعداد و شمار 13a،b دکھاتے ہیں سکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپی (STEM) ڈارک فیلڈ (DFI) دو پھٹے ہوئے مواد کی تصاویر جو بالترتیب 60 s اور 180 s کے لیے SUS 304 سبسٹریٹس پر جمع ہیں۔60 سیکنڈ کے لیے جمع کی گئی پاؤڈر کی تصویر میں مورفولوجیکل تفصیلات کا فقدان ہے، جس میں خصوصیت نہیں دکھائی دیتی ہے (تصویر 13a)۔اس کی تصدیق XRD نے بھی کی، جس نے ظاہر کیا کہ ان پاؤڈرز کی مجموعی ساخت بے ساختہ تھی، جیسا کہ شکل 14a میں دکھائے گئے وسیع پرائمری اور سیکنڈری ڈفریکشن چوٹیوں سے ظاہر ہوتا ہے۔یہ میٹاسٹیبل/میسوفیس پریسیپیٹیٹس کی عدم موجودگی کی نشاندہی کرتا ہے، جس میں پاؤڈر اپنی اصلی بے ساختہ ساخت کو برقرار رکھتا ہے۔اس کے برعکس، اسی درجہ حرارت (550°C) پر جمع ہونے والا پاؤڈر لیکن سبسٹریٹ پر 180 s کے لیے چھوڑنے سے نانوائزڈ اناج کا ذخیرہ دکھایا گیا، جیسا کہ تصویر 13b میں تیر کے ذریعے دکھایا گیا ہے۔