Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണ മാത്രമേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
വിട്ടുമാറാത്ത അണുബാധകളുടെ വികസനത്തിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ കാര്യത്തിൽ, ബയോഫിലിമുകൾ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്. സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾക്ക് വളരെ പരിമിതമായ അളവിൽ മാത്രമേ ബയോഫിലിമുകളെ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയൂ എന്നതിനാൽ ഈ പ്രശ്നം മെഡിക്കൽ സമൂഹത്തിന് ഒരു വലിയ വെല്ലുവിളി ഉയർത്തുന്നു. ബയോഫിലിം രൂപീകരണം തടയുന്നത് വിവിധ കോട്ടിംഗ് രീതികളുടെയും പുതിയ വസ്തുക്കളുടെയും വികസനത്തിലേക്ക് നയിച്ചു. ബയോഫിലിം രൂപീകരണം തടയുന്ന രീതിയിൽ ഉപരിതലങ്ങൾ പൂശുക എന്നതാണ് ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യകളുടെ ലക്ഷ്യം. വിട്രിയസ് ലോഹ അലോയ്കൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ചെമ്പ്, ടൈറ്റാനിയം ലോഹങ്ങൾ അടങ്ങിയവ, അനുയോജ്യമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ കോട്ടിംഗുകളായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അതേസമയം, താപനില സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു രീതിയായതിനാൽ കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉപയോഗം വർദ്ധിച്ചു. മെക്കാനിക്കൽ അലോയിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് Cu-Zr-Ni ടെർനറി അടങ്ങിയ ഒരു പുതിയ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഫിലിം മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് വികസിപ്പിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ഈ ഗവേഷണത്തിന്റെ ലക്ഷ്യത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നം നിർമ്മിക്കുന്ന ഗോളാകൃതിയിലുള്ള പൊടി കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പ്രതലങ്ങളിൽ തണുത്ത സ്പ്രേ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുവായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിനെ അപേക്ഷിച്ച് മെറ്റൽ ഗ്ലാസ് പൂശിയ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്ക് ബയോഫിലിം രൂപീകരണം കുറഞ്ഞത് 1 ലോഗ് എങ്കിലും ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിഞ്ഞു.
മനുഷ്യ ചരിത്രത്തിലുടനീളം, ഏതൊരു സമൂഹത്തിനും അതിന്റെ പ്രത്യേക ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി പുതിയ വസ്തുക്കളുടെ ആമുഖം വികസിപ്പിക്കാനും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്, ഇത് ആഗോളവൽക്കരിക്കപ്പെട്ട സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിൽ ഉൽ‌പാദനക്ഷമതയും റാങ്കിംഗും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചു. ഒരു രാജ്യത്തിൽ നിന്നോ പ്രദേശത്തിൽ നിന്നോ ആരോഗ്യം, വിദ്യാഭ്യാസം, വ്യവസായം, സാമ്പത്തിക ശാസ്ത്രം, സംസ്കാരം, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവ കൈവരിക്കുന്നതിനായി മെറ്റീരിയലുകളും നിർമ്മാണ ഉപകരണങ്ങളും രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നതിനുള്ള മനുഷ്യന്റെ കഴിവും, അതുപോലെ തന്നെ മെറ്റീരിയലുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനും സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിനുമുള്ള രൂപകൽപ്പനകളും ഇതിന് എല്ലായ്പ്പോഴും കാരണമായിട്ടുണ്ട്. രാജ്യം അല്ലെങ്കിൽ പ്രദേശം പരിഗണിക്കാതെയാണ് പുരോഗതി അളക്കുന്നത്2. 60 വർഷമായി, മെറ്റീരിയൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഒരു പ്രധാന ദൗത്യത്തിനായി ധാരാളം സമയം ചെലവഴിച്ചു: പുതിയതും നൂതനവുമായ വസ്തുക്കൾക്കായുള്ള തിരയൽ. നിലവിലുള്ള മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗുണനിലവാരവും പ്രകടനവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും പൂർണ്ണമായും പുതിയ തരം മെറ്റീരിയലുകൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിലും കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിലും സമീപകാല ഗവേഷണങ്ങൾ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ, വസ്തുക്കളുടെ സൂക്ഷ്മഘടനയിൽ വരുത്തിയ മാറ്റം, താപ, മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ തെർമോമെക്കാനിക്കൽ ചികിത്സാ രീതികളുടെ പ്രയോഗം എന്നിവ വിവിധ വസ്തുക്കളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, രാസ, ഭൗതിക ഗുണങ്ങളിൽ ഗണ്യമായ പുരോഗതിക്ക് കാരണമായി. കൂടാതെ, ഇതുവരെ അജ്ഞാതമായ സംയുക്തങ്ങൾ വിജയകരമായി സമന്വയിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. ഈ നിരന്തരമായ ശ്രമങ്ങൾ അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് 2 എന്നറിയപ്പെടുന്ന നൂതന വസ്തുക്കളുടെ ഒരു പുതിയ കുടുംബത്തിന് കാരണമായി. നാനോക്രിസ്റ്റലുകൾ, നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ, നാനോട്യൂബുകൾ, ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ, സീറോ-ഡൈമൻഷണൽ, അമോർഫസ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ, ഹൈ-എൻട്രോപ്പി അലോയ്കൾ എന്നിവ കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യം മുതൽ ലോകത്ത് പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ട നൂതന വസ്തുക്കളുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ മാത്രമാണ്. മെച്ചപ്പെട്ട ഗുണങ്ങളുള്ള പുതിയ അലോയ്കളുടെ നിർമ്മാണത്തിലും വികസനത്തിലും, അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിലും അതിന്റെ ഉൽപാദനത്തിന്റെ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടങ്ങളിലും, അസന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ പ്രശ്നം പലപ്പോഴും ചേർക്കപ്പെടുന്നു. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് കാര്യമായ വ്യതിയാനങ്ങൾ അനുവദിക്കുന്ന പുതിയ നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക വിദ്യകളുടെ ആമുഖത്തിന്റെ ഫലമായി, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പുതിയ തരം മെറ്റാസ്റ്റബിൾ അലോയ്കൾ കണ്ടെത്തി.
1960-ൽ കാൽടെക്കിൽ അദ്ദേഹം നടത്തിയ പ്രവർത്തനം, സെക്കൻഡിൽ ഏകദേശം ഒരു ദശലക്ഷം ഡിഗ്രിയിൽ ദ്രാവകങ്ങൾ വേഗത്തിൽ ഖരീകരിച്ചുകൊണ്ട് Au-25 at.% Si ഗ്ലാസി അലോയ്കളെ സമന്വയിപ്പിച്ചപ്പോൾ ലോഹ അലോയ്കളുടെ ആശയത്തിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു. 4 പ്രൊഫസർ പോൾ ഡ്യൂവ്സിന്റെ കണ്ടെത്തൽ ചരിത്ര ലോഹ ഗ്ലാസുകളുടെ (MS) തുടക്കം കുറിക്കുക മാത്രമല്ല, ലോഹ അലോയ്കളെക്കുറിച്ച് ആളുകൾ ചിന്തിക്കുന്ന രീതിയിൽ ഒരു മാതൃകാപരമായ മാറ്റത്തിനും കാരണമായി. MS അലോയ്കളുടെ സമന്വയത്തിലെ ആദ്യത്തെ പയനിയറിംഗ് ഗവേഷണം മുതൽ, മിക്കവാറും എല്ലാ ലോഹ ഗ്ലാസുകളും ഇനിപ്പറയുന്ന രീതികളിൽ ഒന്ന് ഉപയോഗിച്ച് പൂർണ്ണമായും ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്: (i) ഉരുകുന്നതിന്റെയോ നീരാവിയുടെയോ ദ്രുത ദൃഢീകരണം, (ii) ആറ്റോമിക് ലാറ്റിസ് ഡിസോർഡർ, (iii) ശുദ്ധമായ ലോഹ മൂലകങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ഖര-സ്ഥിതി അമോർഫൈസേഷൻ പ്രതികരണങ്ങളും (iv) മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഘട്ടങ്ങളുടെ ഖര ഘട്ട സംക്രമണങ്ങളും.
പരലുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ദീർഘദൂര ആറ്റോമിക് ക്രമത്തിന്റെ അഭാവമാണ് MG-കളെ വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നത്, ഇത് പരലുകളുടെ ഒരു നിർവചിക്കുന്ന സവിശേഷതയാണ്. ആധുനിക ലോകത്ത്, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് മേഖലയിൽ വലിയ പുരോഗതി കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഖരാവസ്ഥയിലുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് മാത്രമല്ല, ലോഹശാസ്ത്രം, ഉപരിതല രസതന്ത്രം, സാങ്കേതികവിദ്യ, ജീവശാസ്ത്രം, മറ്റ് നിരവധി മേഖലകൾക്കും താൽപ്പര്യമുള്ള രസകരമായ ഗുണങ്ങളുള്ള പുതിയ വസ്തുക്കളാണിവ. ഈ പുതിയ തരം മെറ്റീരിയലിന് കഠിനമായ ലോഹങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് വിവിധ മേഖലകളിലെ സാങ്കേതിക പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് രസകരമായ ഒരു സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കുന്നു. അവയ്ക്ക് ചില പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്: (i) ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ഡക്റ്റിലിറ്റിയും വിളവ് ശക്തിയും, (ii) ഉയർന്ന കാന്തിക പ്രവേശനക്ഷമത, (iii) കുറഞ്ഞ കോഴ്‌സിവിറ്റി, (iv) അസാധാരണമായ നാശന പ്രതിരോധം, (v) താപനില സ്വാതന്ത്ര്യം. ചാലകത 6.7.
മെക്കാനിക്കൽ അലോയിംഗ് (MA)1,8 എന്നത് താരതമ്യേന പുതിയ ഒരു രീതിയാണ്, 19839-ൽ പ്രൊഫ. കെ.കെ. കോക്കും സഹപ്രവർത്തകരും ആദ്യമായി ഇത് അവതരിപ്പിച്ചു. മുറിയിലെ താപനിലയോട് വളരെ അടുത്തുള്ള അന്തരീക്ഷ താപനിലയിൽ ശുദ്ധമായ മൂലകങ്ങളുടെ മിശ്രിതം പൊടിച്ചാണ് അവർ അമോർഫസ് Ni60Nb40 പൊടികൾ നിർമ്മിച്ചത്. സാധാരണയായി, സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു റിയാക്ടറിലെ റിയാക്ടന്റ് പൊടികളുടെ ഡിഫ്യൂഷൻ ബോണ്ടിംഗ് ഒരു ബോൾ മില്ലിലേക്ക് നടത്തുന്നതിനിടയിലാണ് MA പ്രതികരണം നടത്തുന്നത്. 10 (ചിത്രം 1a, b). അതിനുശേഷം, കുറഞ്ഞ (ചിത്രം 1c) ഉം ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ബോൾ മില്ലുകളും റോഡ് മില്ലുകളും ഉപയോഗിച്ച് പുതിയ അമോർഫസ്/മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് അലോയ് പൊടികൾ തയ്യാറാക്കാൻ ഈ മെക്കാനിക്കൽ പ്രേരിത സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് റിയാക്ഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. 11,12,13,14,15,16. പ്രത്യേകിച്ചും, Cu-Ta17 പോലുള്ള ഇംസിബിബിൾ സിസ്റ്റങ്ങളും Al-ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ (TM, Zr, Hf, Nb, Ta)18,19, Fe-W20 സിസ്റ്റങ്ങൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്ക അലോയ്കളും തയ്യാറാക്കാൻ ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ചു. പരമ്പരാഗത പാചക രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇത് ലഭിക്കില്ല. കൂടാതെ, ലോഹ ഓക്സൈഡുകൾ, കാർബൈഡുകൾ, നൈട്രൈഡുകൾ, ഹൈഡ്രൈഡുകൾ, കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ, നാനോഡയമണ്ടുകൾ എന്നിവയുടെ നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ, നാനോകോമ്പോസിറ്റ് പൊടി കണികകളുടെ വ്യാവസായിക തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തിനും, മുകളിൽ നിന്ന് താഴേക്ക് സമീപനം ഉപയോഗിച്ച് വിശാലമായ സ്ഥിരതയ്ക്കും MA ഏറ്റവും ശക്തമായ നാനോ ടെക്നോളജിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഒന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. 1, മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഘട്ടങ്ങൾ.
ഈ പഠനത്തിൽ Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് കോട്ടിംഗ് തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫാബ്രിക്കേഷൻ രീതി കാണിക്കുന്ന സ്കീമാറ്റിക്. (എ) ലോ-എനർജി ബോൾ മില്ലിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് Ni x (x; 10, 20, 30, 40 at.%) ന്റെ വിവിധ സാന്ദ്രതകളുള്ള MC അലോയ് പൊടികൾ തയ്യാറാക്കൽ. (എ) ടൂൾ സ്റ്റീൽ ബോളുകൾക്കൊപ്പം സ്റ്റാർട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയൽ ഒരു ടൂൾ സിലിണ്ടറിലേക്ക് ലോഡ് ചെയ്യുകയും (ബി) He അന്തരീക്ഷം നിറഞ്ഞ ഗ്ലൗ ബോക്സിൽ സീൽ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. (സി) ഗ്രൈൻഡിംഗ് സമയത്ത് പന്തിന്റെ ചലനം ചിത്രീകരിക്കുന്ന ഗ്രൈൻഡിംഗ് പാത്രത്തിന്റെ സുതാര്യമായ മാതൃക. 50 മണിക്കൂറിനു ശേഷം ലഭിച്ച അന്തിമ പൊടി ഉൽപ്പന്നം SUS 304 അടിവസ്ത്രം (d) കോൾഡ് സ്പ്രേ കോട്ട് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ചു.
ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതലങ്ങളുടെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റുകൾ) കാര്യത്തിൽ, യഥാർത്ഥ ബൾക്ക് മെറ്റീരിയലിൽ ഇല്ലാത്ത ചില ഭൗതിക, രാസ, സാങ്കേതിക ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നതിനായി പ്രതലങ്ങളുടെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റുകൾ) രൂപകൽപ്പനയും പരിഷ്കരണവും സർഫസ് എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉപരിതല ചികിത്സയിലൂടെ ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന ചില ഗുണങ്ങളിൽ അബ്രസിഷൻ, ഓക്സീകരണം, നാശന പ്രതിരോധം, ഘർഷണ ഗുണകം, ബയോഇനെർട്‌നെസ്, വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ, താപ ഇൻസുലേഷൻ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. മെറ്റലർജിക്കൽ, മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയ എന്ന നിലയിൽ, മറ്റൊരു മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഒരു ബൾക്ക് വസ്തുവിന്റെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റ്) ഉപരിതലത്തിൽ കൃത്രിമമായി പ്രയോഗിക്കുന്ന ഒന്നോ അതിലധികമോ പാളികളുടെ മെറ്റീരിയലായി കോട്ടിംഗുകൾ നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. അതിനാൽ, ആവശ്യമുള്ള സാങ്കേതിക അല്ലെങ്കിൽ അലങ്കാര ഗുണങ്ങൾ നേടുന്നതിനും പരിസ്ഥിതിയുമായുള്ള പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന രാസ, ഭൗതിക ഇടപെടലുകളിൽ നിന്ന് വസ്തുക്കളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനും കോട്ടിംഗുകൾ ഭാഗികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു23.
10-20 മൈക്രോമീറ്ററിൽ താഴെ വലിപ്പമുള്ള (കുറച്ച് മൈക്രോമീറ്ററിൽ താഴെ) മുതൽ 30 മൈക്രോമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ അല്ലെങ്കിൽ നിരവധി മില്ലിമീറ്റർ വരെ കട്ടിയുള്ള അനുയോജ്യമായ സംരക്ഷണ പാളികൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിന് വിവിധ രീതികളും സാങ്കേതിക വിദ്യകളും ഉപയോഗിക്കാം. പൊതുവേ, കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയകളെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: (i) ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റിംഗ്, ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റിംഗ്, ഹോട്ട് ഡിപ്പ് ഗാൽവാനൈസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള വെറ്റ് കോട്ടിംഗ് രീതികൾ, (ii) സോളിഡിംഗ്, ഹാർഡ്‌ഫേസിംഗ്, ഫിസിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (PVD) ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഡ്രൈ കോട്ടിംഗ് രീതികൾ. ), കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (CVD), തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകൾ, അടുത്തിടെ കോൾഡ് സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകൾ 24 (ചിത്രം 1d).
സ്വയം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ പോളിമറുകളാൽ (ഇപി‌എസ്) ചുറ്റപ്പെട്ടതും ഉപരിതലങ്ങളിൽ മാറ്റാനാവാത്തവിധം ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതുമായ സൂക്ഷ്മജീവ സമൂഹങ്ങളെയാണ് ബയോഫിലിമുകൾ എന്ന് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഉപരിപ്ലവമായി പക്വത പ്രാപിച്ച ഒരു ബയോഫിലിമിന്റെ രൂപീകരണം ഭക്ഷ്യ സംസ്കരണം, ജല സംവിധാനങ്ങൾ, ആരോഗ്യ സംരക്ഷണം എന്നിവയുൾപ്പെടെ പല വ്യവസായങ്ങളിലും ഗണ്യമായ നഷ്ടത്തിന് കാരണമാകും. മനുഷ്യരിൽ, ബയോഫിലിമുകളുടെ രൂപീകരണത്തോടെ, സൂക്ഷ്മജീവ അണുബാധകളുടെ 80% ത്തിലധികം കേസുകളും (എന്ററോബാക്ടീരിയേസി, സ്റ്റാഫൈലോകോക്കി എന്നിവയുൾപ്പെടെ) ചികിത്സിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. കൂടാതെ, ഒരു പ്രധാന ചികിത്സാ വെല്ലുവിളിയായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്ന പ്ലാങ്ക്ടോണിക് ബാക്ടീരിയ കോശങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് പക്വമായ ബയോഫിലിമുകൾ ആൻറിബയോട്ടിക് ചികിത്സയെ 1000 മടങ്ങ് കൂടുതൽ പ്രതിരോധിക്കുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ചരിത്രപരമായി, സാധാരണ ജൈവ സംയുക്തങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. അത്തരം വസ്തുക്കളിൽ പലപ്പോഴും മനുഷ്യർക്ക് ഹാനികരമായേക്കാവുന്ന വിഷ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, 25,26 ഇത് ബാക്ടീരിയ സംക്രമണവും വസ്തുക്കളുടെ ശോഷണവും ഒഴിവാക്കാൻ സഹായിക്കും.
ബയോഫിലിം രൂപീകരണം മൂലം ആൻറിബയോട്ടിക് ചികിത്സയ്ക്കുള്ള വ്യാപകമായ ബാക്ടീരിയ പ്രതിരോധം, സുരക്ഷിതമായി പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഫലപ്രദമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ മെംബ്രൻ പൂശിയ ഉപരിതലം വികസിപ്പിക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകതയിലേക്ക് നയിച്ചു27. ബാക്ടീരിയൽ കോശങ്ങൾക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കാനും പശ കാരണം ബയോഫിലിമുകൾ രൂപപ്പെടുത്താനും കഴിയാത്ത ഒരു ഭൗതികമോ രാസപരമോ ആയ ആന്റി-അഡിഷീവ് ഉപരിതലത്തിന്റെ വികസനമാണ് ഈ പ്രക്രിയയിലെ ആദ്യ സമീപനം27. രണ്ടാമത്തെ സാങ്കേതികവിദ്യ ആന്റിമൈക്രോബയൽ രാസവസ്തുക്കൾ ആവശ്യമുള്ളിടത്ത് കൃത്യമായി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലും അനുയോജ്യമായ അളവിലും എത്തിക്കുന്ന കോട്ടിംഗുകൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. ഗ്രാഫീൻ/ജെർമാനിയം28, ബ്ലാക്ക് ഡയമണ്ട്29, ZnO30-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഡയമണ്ട് പോലുള്ള കാർബൺ കോട്ടിംഗുകൾ പോലുള്ള ബാക്ടീരിയകളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന അതുല്യമായ കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കളുടെ വികസനത്തിലൂടെയാണ് ഇത് കൈവരിക്കുന്നത്, ബയോഫിലിം രൂപീകരണം മൂലമുള്ള വിഷാംശത്തിന്റെയും പ്രതിരോധത്തിന്റെയും വികസനം പരമാവധിയാക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യ. കൂടാതെ, ബാക്ടീരിയ മലിനീകരണത്തിനെതിരെ ദീർഘകാല സംരക്ഷണം നൽകുന്ന അണുനാശക രാസവസ്തുക്കൾ അടങ്ങിയ കോട്ടിംഗുകൾ കൂടുതൽ പ്രചാരത്തിലായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. പൂശിയ പ്രതലങ്ങളിൽ ആന്റിമൈക്രോബയൽ പ്രവർത്തനം നടത്താൻ മൂന്ന് നടപടിക്രമങ്ങൾക്കും കഴിവുണ്ടെങ്കിലും, ഒരു ആപ്ലിക്കേഷൻ തന്ത്രം വികസിപ്പിക്കുമ്പോൾ പരിഗണിക്കേണ്ട ഓരോന്നിനും അതിന്റേതായ പരിമിതികളുണ്ട്.
ജൈവശാസ്ത്രപരമായി സജീവമായ ചേരുവകൾക്കായുള്ള സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗുകൾ വിശകലനം ചെയ്യാനും പരിശോധിക്കാനും സമയക്കുറവ് നിലവിൽ വിപണിയിലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. തങ്ങളുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഉപയോക്താക്കൾക്ക് ആവശ്യമുള്ള പ്രവർത്തനപരമായ വശങ്ങൾ നൽകുമെന്ന് കമ്പനികൾ അവകാശപ്പെടുന്നു, എന്നിരുന്നാലും, നിലവിൽ വിപണിയിലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ വിജയത്തിന് ഇത് ഒരു തടസ്സമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. നിലവിൽ ഉപഭോക്താക്കൾക്ക് ലഭ്യമായ ബഹുഭൂരിപക്ഷം ആന്റിമൈക്രോബയലുകളിലും വെള്ളിയിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ ദോഷകരമായ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉപയോക്താക്കളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനാണ് ഈ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. വൈകിയ ആന്റിമൈക്രോബയൽ പ്രഭാവവും വെള്ളി സംയുക്തങ്ങളുടെ അനുബന്ധ വിഷാംശവും കുറഞ്ഞ ദോഷകരമായ ഒരു ബദൽ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് ഗവേഷകരുടെ മേൽ സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു36,37. അകത്തും പുറത്തും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ആഗോള ആന്റിമൈക്രോബയൽ കോട്ടിംഗ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു. ഇത് അനുബന്ധ ആരോഗ്യ-സുരക്ഷാ അപകടസാധ്യതകളുമായി വരുന്നു. മനുഷ്യർക്ക് ദോഷകരമല്ലാത്ത ഒരു ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഏജന്റിനെ കണ്ടെത്തുന്നതും കൂടുതൽ ഷെൽഫ് ലൈഫ് ഉള്ള കോട്ടിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ അത് എങ്ങനെ ഉൾപ്പെടുത്താമെന്ന് കണ്ടെത്തുന്നതും വളരെ ആവശ്യപ്പെടുന്ന ലക്ഷ്യമാണ്38. ഏറ്റവും പുതിയ ആന്റിമൈക്രോബയൽ, ആന്റിബയോഫിലിം വസ്തുക്കൾ നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കത്തിലൂടെയോ സജീവ ഏജന്റിന്റെ പ്രകാശനത്തിനുശേഷമോ അടുത്ത് നിന്ന് ബാക്ടീരിയകളെ കൊല്ലാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു. പ്രാരംഭ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയുന്നതിലൂടെയോ (ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു പ്രോട്ടീൻ പാളി രൂപപ്പെടുന്നത് തടയുന്നത് ഉൾപ്പെടെ) അല്ലെങ്കിൽ കോശഭിത്തിയിൽ ഇടപെടുന്നതിലൂടെ ബാക്ടീരിയകളെ കൊല്ലുന്നതിലൂടെയോ അവയ്ക്ക് ഇത് ചെയ്യാൻ കഴിയും.
അടിസ്ഥാനപരമായി, ഉപരിതല സവിശേഷതകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി ഒരു ഘടകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മറ്റൊരു പാളി പ്രയോഗിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഉപരിതല കോട്ടിംഗ്. ഒരു ഘടകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിനടുത്തുള്ള ഭാഗത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മഘടനയും/അല്ലെങ്കിൽ ഘടനയും മാറ്റുക എന്നതാണ് ഉപരിതല കോട്ടിംഗിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം39. ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് രീതികളെ വ്യത്യസ്ത രീതികളായി വിഭജിക്കാം, അവ ചിത്രം 2a-യിൽ സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു. കോട്ടിംഗ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയെ ആശ്രയിച്ച് കോട്ടിംഗുകളെ താപ, രാസ, ഭൗതിക, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം.
(എ) പ്രധാന ഉപരിതല നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ കാണിക്കുന്ന ഒരു ഇൻസെറ്റ്, (ബി) കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതിയുടെ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും.
പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകളുമായി കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് വളരെയധികം സാമ്യമുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയെയും കോൾഡ് സ്പ്രേ മെറ്റീരിയലുകളെയും പ്രത്യേകിച്ച് സവിശേഷമാക്കുന്ന ചില പ്രധാന അടിസ്ഥാന ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്. കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇപ്പോഴും ശൈശവാവസ്ഥയിലാണ്, പക്ഷേ അതിന് മികച്ച ഭാവിയുണ്ട്. ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേയിംഗ് ടെക്നിക്കുകളുടെ പരിമിതികളെ മറികടന്ന്, കോൾഡ് സ്പ്രേയിംഗിന്റെ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങൾ മികച്ച നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നു. പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഗണ്യമായ പരിമിതികളെ ഇത് മറികടക്കുന്നു, അതിൽ പൊടി ഉരുക്കി ഒരു അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കണം. നാനോക്രിസ്റ്റലുകൾ, നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ, അമോർഫസ്, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ 40, 41, 42 പോലുള്ള വളരെ താപനില സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഈ പരമ്പരാഗത കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയ അനുയോജ്യമല്ലെന്ന് വ്യക്തമാണ്. കൂടാതെ, തെർമൽ സ്പ്രേ കോട്ടിംഗ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് എല്ലായ്പ്പോഴും ഉയർന്ന അളവിലുള്ള പോറോസിറ്റിയും ഓക്സൈഡുകളും ഉണ്ട്. തെർമൽ സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അപേക്ഷിച്ച് കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് നിരവധി പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് (i) അടിവസ്ത്രത്തിലേക്കുള്ള കുറഞ്ഞ താപ ഇൻപുട്ട്, (ii) അടിവസ്ത്ര കോട്ടിംഗ് തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലെ വഴക്കം, (iii) ഘട്ടം പരിവർത്തനവും ധാന്യ വളർച്ചയും ഇല്ല, (iv) ഉയർന്ന പശ ശക്തി1 .39 (ചിത്രം 2b). കൂടാതെ, കോൾഡ് സ്പ്രേ കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന ശക്തിയും കാഠിന്യവും, ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകതയും ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും ഉണ്ട്41. കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയുടെ ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ചിത്രം 2b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഈ രീതിക്ക് ഇപ്പോഴും ചില പോരായ്മകളുണ്ട്. Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, മുതലായവ പോലുള്ള ശുദ്ധമായ സെറാമിക് പൊടികൾ പൂശുമ്പോൾ, കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. മറുവശത്ത്, സെറാമിക്/മെറ്റൽ കോമ്പോസിറ്റ് പൊടികൾ കോട്ടിംഗുകൾക്കുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കാം. മറ്റ് തെർമൽ സ്പ്രേയിംഗ് രീതികൾക്കും ഇത് ബാധകമാണ്. ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള പ്രതലങ്ങളും പൈപ്പ് ഇന്റീരിയറുകളും സ്പ്രേ ചെയ്യാൻ ഇപ്പോഴും ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
മെറ്റാലിക് വിട്രിയസ് പൊടികൾ കോട്ടിങ്ങിനുള്ള പ്രാരംഭ വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനെ ലക്ഷ്യം വച്ചുള്ളതാണ് ഇപ്പോഴത്തെ പ്രവർത്തനം എന്നതിനാൽ, പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേയിംഗ് ഈ ആവശ്യത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് വ്യക്തമാണ്. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ മെറ്റാലിക് വിട്രിയസ് പൊടികൾ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുമെന്ന വസ്തുതയാണ് ഇതിന് കാരണം.
മെഡിക്കൽ, ഭക്ഷ്യ വ്യവസായങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മിക്ക ഉപകരണങ്ങളും ശസ്ത്രക്രിയാ ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിനായി 12 മുതൽ 20 wt.% വരെ ക്രോമിയം ഉള്ളടക്കമുള്ള ഓസ്റ്റെനിറ്റിക് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കളിൽ (SUS316, SUS304) നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. സ്റ്റീൽ അലോയ്കളിൽ ഒരു അലോയിംഗ് മൂലകമായി ക്രോമിയം ലോഹം ഉപയോഗിക്കുന്നത് സ്റ്റാൻഡേർഡ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കളുടെ നാശന പ്രതിരോധം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് പൊതുവെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കൾക്ക്, ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, കാര്യമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഗുണങ്ങളില്ല. ഇത് അവയുടെ ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധവുമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അതിനുശേഷം, സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ ബയോമെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിലെ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷനും കോളനിവൽക്കരണവും മൂലമുണ്ടാകുന്ന അണുബാധയുടെയും വീക്കത്തിന്റെയും വികസനം പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും. ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷനും ബയോഫിലിം രൂപീകരണ പാതകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കാര്യമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ കാരണം കാര്യമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ടാകാം, ഇത് മോശം ആരോഗ്യത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തെ നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ ബാധിക്കുന്ന നിരവധി അനന്തരഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കും.
കുവൈറ്റ് ഫൗണ്ടേഷൻ ഫോർ ദി അഡ്വാൻസ്‌മെന്റ് ഓഫ് സയൻസ് (KFAS) ധനസഹായം നൽകുന്ന ഒരു പദ്ധതിയുടെ ആദ്യ ഘട്ടമാണിത്, MA സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി Cu-Zr-Ni ടെർണറി പൊടികൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന്റെ സാധ്യത അന്വേഷിക്കുന്നതിനുള്ള കരാർ നമ്പർ. 2010-550401 (പട്ടിക). 1) SUS304 ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഉപരിതല സംരക്ഷണ ഫിലിം/കോട്ടിംഗിന്റെ ഉത്പാദനത്തിനായി. 2023 ജനുവരിയിൽ ആരംഭിക്കുന്ന പദ്ധതിയുടെ രണ്ടാം ഘട്ടം ഗാൽവാനിക് കോറഷൻ സവിശേഷതകളും സിസ്റ്റത്തിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും വിശദമായി പഠിക്കും. വിവിധ തരം ബാക്ടീരിയകൾക്കായുള്ള വിശദമായ മൈക്രോബയോളജിക്കൽ പരിശോധനകൾ നടത്തും.
രൂപാന്തരപരവും ഘടനാപരവുമായ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഗ്ലാസ് രൂപീകരണ ശേഷിയിൽ (GFA) Zr അലോയ് ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ സ്വാധീനം ഈ ലേഖനം ചർച്ച ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ, പൊടി പൂശിയ ലോഹ ഗ്ലാസ്/SUS304 സംയുക്തത്തിന്റെ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഗുണങ്ങളും ചർച്ച ചെയ്യപ്പെട്ടു. കൂടാതെ, ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ സൂപ്പർ കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് മേഖലയിൽ കോൾഡ് സ്പ്രേ ചെയ്യുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് പൊടികളുടെ ഘടനാപരമായ പരിവർത്തനത്തിന്റെ സാധ്യത അന്വേഷിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. ഈ പഠനത്തിൽ പ്രതിനിധി ഉദാഹരണങ്ങളായി Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് അലോയ്കൾ ഉപയോഗിച്ചു.
കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ബോൾ മില്ലിംഗ് സമയത്ത് മൂലക Cu, Zr, Ni എന്നിവയുടെ പൊടികളിലെ രൂപാന്തരപരമായ മാറ്റങ്ങൾ ഈ വിഭാഗം അവതരിപ്പിക്കുന്നു. Cu50Zr20Ni30 ഉം Cu50Zr40Ni10 ഉം അടങ്ങുന്ന രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സിസ്റ്റങ്ങളെ ചിത്രീകരണ ഉദാഹരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കും. ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ ലഭിച്ച പൊടിയുടെ മെറ്റലോഗ്രാഫിക് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ തെളിയിക്കുന്നതുപോലെ, MA പ്രക്രിയയെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാം (ചിത്രം 3).
ബോൾ ഗ്രൈൻഡിംഗിന്റെ വിവിധ ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച മെക്കാനിക്കൽ അലോയ്കളുടെ (MA) പൊടികളുടെ മെറ്റലോഗ്രാഫിക് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ. 3, 12, 50 മണിക്കൂർ ലോ എനർജി ബോൾ മില്ലിംഗിന് ശേഷം ലഭിച്ച MA, Cu50Zr40Ni10 പൊടികളുടെ ഫീൽഡ് എമിഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-SEM) ചിത്രങ്ങൾ Cu50Zr20Ni30 സിസ്റ്റത്തിനായി (a), (c), (e) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, അതേ MA-യിൽ. സമയത്തിന് ശേഷം എടുത്ത Cu50Zr40Ni10 സിസ്റ്റത്തിന്റെ അനുബന്ധ ചിത്രങ്ങൾ (b), (d), (f) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ബോൾ മില്ലിംഗ് സമയത്ത്, ലോഹപ്പൊടിയിലേക്ക് മാറ്റാൻ കഴിയുന്ന ഫലപ്രദമായ ഗതികോർജ്ജത്തെ, ചിത്രം 1a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പാരാമീറ്ററുകളുടെ സംയോജനം ബാധിക്കുന്നു. ഇതിൽ പന്തുകളും പൊടികളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ, ഗ്രൈൻഡിംഗ് മീഡിയയ്ക്കിടയിലോ അവയ്ക്കിടയിലോ കുടുങ്ങിയ പൊടിയുടെ ഷിയർ കംപ്രഷൻ, വീഴുന്ന പന്തുകളിൽ നിന്നുള്ള ആഘാതങ്ങൾ, ഒരു ബോൾ മില്ലിന്റെ ചലിക്കുന്ന ബോഡികൾക്കിടയിൽ പൊടി വലിച്ചിടൽ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഷിയർ, തേയ്മാനം, ലോഡ് ചെയ്ത കൾച്ചറിലൂടെ പ്രചരിപ്പിക്കുന്ന വീഴുന്ന പന്തുകളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ഒരു ഷോക്ക് വേവ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1a). എലെമെൻ്റാർണി പൊറോഷ്കി Cu, Zr и Ni ബൈലി സിൽനോ ദെഫോർമിറോവാൻ ഇജ്-സ ഹോലോഡ്നോയ് സ്‌വാർക്കിയിലെ റാൻനെയ് സ്റ്റഡി (ചാടി 3), പ്രിവെലോ ക് ഒബ്രജൊവനിയു ക്രുപ്ന്ыഹ് ചസ്തിഷ് പൊറോഷ്ക (> 1 മില്ലീമീറ്ററിൽ വ്യാസം). MA (3 h) യുടെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ കോൾഡ് വെൽഡിംഗ് കാരണം മൂലക Cu, Zr, Ni പൊടികൾ ഗുരുതരമായി രൂപഭേദം വരുത്തി, ഇത് വലിയ പൊടി കണികകൾ (> 1 mm വ്യാസമുള്ള) രൂപപ്പെടുന്നതിന് കാരണമായി.ചിത്രം 3a,b-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ (Cu, Zr, Ni) കട്ടിയുള്ള പാളികളുടെ രൂപീകരണമാണ് ഈ വലിയ സംയുക്ത കണങ്ങളുടെ സവിശേഷത. MA സമയം 12 മണിക്കൂർ (ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടം) ആയി വർദ്ധിച്ചത് ബോൾ മില്ലിന്റെ ഗതികോർജ്ജത്തിൽ വർദ്ധനവിന് കാരണമായി, ഇത് ചിത്രം 3c, നഗരത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സംയുക്ത പൊടി ചെറിയ പൊടികളായി (200 μm-ൽ താഴെ) വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചു. ഈ ഘട്ടത്തിൽ, പ്രയോഗിച്ച ഷിയർ ഫോഴ്‌സ് ചിത്രം 3c, d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, നേർത്ത Cu, Zr, Ni സൂചന പാളികളുള്ള ഒരു പുതിയ ലോഹ പ്രതലത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. അടരുകളുടെ ഇന്റർഫേസിൽ പാളികൾ പൊടിക്കുന്നതിന്റെ ഫലമായി, പുതിയ ഘട്ടങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തോടെ ഖര-ഘട്ട പ്രതികരണങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു.
എംഎ പ്രക്രിയയുടെ ക്ലൈമാക്സിൽ (50 മണിക്കൂറിനു ശേഷം), ഫ്ലേക്ക് മെറ്റലോഗ്രാഫി വളരെ ശ്രദ്ധേയമായിരുന്നില്ല (ചിത്രം 3e, f), പൊടിയുടെ മിനുക്കിയ പ്രതലത്തിൽ മിറർ മെറ്റലോഗ്രാഫി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. ഇതിനർത്ഥം എംഎ പ്രക്രിയ പൂർത്തിയായി, ഒരൊറ്റ പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടു എന്നാണ്. ചിത്രം 3e (I, II, III), f, v, vi) എന്നിവയിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന പ്രദേശങ്ങളുടെ മൂലക ഘടന ഫീൽഡ് എമിഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-SEM) ഉപയോഗിച്ച് എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (EDS) ഉപയോഗിച്ച് നിർണ്ണയിച്ചു. (IV).
ചിത്രം 3e, f-ൽ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഓരോ മേഖലയുടെയും ആകെ പിണ്ഡത്തിന്റെ ശതമാനമായി അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ മൂലക സാന്ദ്രത 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പട്ടിക 1-ൽ നൽകിയിരിക്കുന്ന Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr40Ni10 എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ നാമമാത്ര കോമ്പോസിഷനുകളുമായി ഈ ഫലങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ രണ്ട് അന്തിമ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും കോമ്പോസിഷനുകൾ നാമമാത്ര കോമ്പോസിഷനുകൾക്ക് വളരെ അടുത്താണെന്ന് കാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ചിത്രം 3e,f-ൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന പ്രദേശങ്ങൾക്കായുള്ള ഘടകങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക മൂല്യങ്ങൾ ഒരു മേഖലയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഓരോ സാമ്പിളിന്റെയും ഘടനയിൽ കാര്യമായ തകർച്ചയോ വ്യതിയാനമോ സൂചിപ്പിക്കുന്നില്ല. ഒരു മേഖലയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഘടനയിൽ മാറ്റമില്ലെന്ന വസ്തുത ഇതിന് തെളിവാണ്. പട്ടിക 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഏകീകൃത അലോയ് പൊടികളുടെ ഉത്പാദനത്തെ ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ചിത്രം 4a-d-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 50 MA തവണകൾക്ക് ശേഷമാണ് Cu50(Zr50-xNix) അന്തിമ ഉൽപ്പന്ന പൊടിയുടെ FE-SEM മൈക്രോഗ്രാഫുകൾ ലഭിച്ചത്, ഇവിടെ x യഥാക്രമം 10, 20, 30, 40 at.% ആണ്. ഈ ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഘട്ടത്തിനുശേഷം, വാൻ ഡെർ വാൽസ് പ്രഭാവം കാരണം പൊടി കൂടിച്ചേരുന്നു, ഇത് ചിത്രം 4-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 73 മുതൽ 126 nm വരെ വ്യാസമുള്ള അൾട്രാഫൈൻ കണികകൾ അടങ്ങിയ വലിയ അഗ്രഗേറ്റുകളുടെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
50 മണിക്കൂർ MA-യ്ക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50(Zr50-xNix) പൊടികളുടെ രൂപാന്തര സവിശേഷതകൾ. Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക്, 50 MA-യ്ക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച പൊടികളുടെ FE-SEM ചിത്രങ്ങൾ യഥാക്രമം (a), (b), (c), (d) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
പൊടികൾ കോൾഡ് സ്പ്രേ ഫീഡറിലേക്ക് കയറ്റുന്നതിനുമുമ്പ്, അവയെ ആദ്യം 15 മിനിറ്റ് അനലിറ്റിക്കൽ ഗ്രേഡ് എത്തനോളിൽ സോണിക്കേറ്റ് ചെയ്യുകയും പിന്നീട് 150° C ൽ 2 മണിക്കൂർ ഉണക്കുകയും ചെയ്തു. കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ പലപ്പോഴും ഗുരുതരമായ പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന അഗ്ലോമറേഷനെ വിജയകരമായി നേരിടാൻ ഈ നടപടി സ്വീകരിക്കണം. MA പ്രക്രിയ പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, അലോയ് പൊടികളുടെ ഏകതയെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കാൻ കൂടുതൽ പഠനങ്ങൾ നടത്തി. ചിത്രം 5a-d-യിൽ യഥാക്രമം 50 മണിക്കൂർ സമയം M-ന് ശേഷം എടുത്ത Cu50Zr30Ni20 അലോയ്യുടെ Cu, Zr, Ni അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ FE-SEM മൈക്രോഗ്രാഫുകളും അനുബന്ധ EDS ചിത്രങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിനുശേഷം ലഭിക്കുന്ന അലോയ് പൊടികൾ ഏകതാനമാണെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, കാരണം അവ ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സബ്-നാനോമീറ്റർ ലെവലിനപ്പുറം ഘടനാപരമായ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കാണിക്കുന്നില്ല.
FE-SEM/എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (EDS) വഴി 50 MA ന് ശേഷം ലഭിച്ച MG Cu50Zr30Ni20 പൊടിയിലെ മൂലകങ്ങളുടെ രൂപഘടനയും പ്രാദേശിക വിതരണവും. (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, (d) Ni-Kα എന്നിവയുടെ SEM, എക്സ്-റേ EDS ഇമേജിംഗ്.
50 മണിക്കൂർ MA-യ്ക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച മെക്കാനിക്കൽ അലോയ് ചെയ്ത Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr20Ni30 പൊടികളുടെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 6a-d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഘട്ടത്തിനുശേഷം, വ്യത്യസ്ത Zr സാന്ദ്രതകളുള്ള എല്ലാ സാമ്പിളുകളിലും ചിത്രം 6-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകളുള്ള ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേണുകളുള്ള അമോർഫസ് ഘടനകൾ ഉണ്ടായിരുന്നു.
50 മണിക്കൂർ നേരത്തേക്ക് MA-യ്ക്ക് ശേഷം Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), Cu50Zr20Ni30 (d) പൊടികളുടെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകൾ. എല്ലാ സാമ്പിളുകളിലും ഒരു അപവാദവുമില്ലാതെ ഒരു ഹാലോ-ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേൺ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, ഇത് ഒരു അമോർഫസ് ഘട്ടത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
വ്യത്യസ്ത MA സമയങ്ങളിൽ ബോൾ മില്ലിംഗിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന പൊടികളുടെ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനും പ്രാദേശിക ഘടന മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഫീൽഡ് എമിഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-HRTEM) ഉപയോഗിച്ചു. Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr40Ni10 പൊടികൾ പൊടിക്കുന്നതിന്റെ ആദ്യകാല (6 മണിക്കൂർ), ഇന്റർമീഡിയറ്റ് (18 മണിക്കൂർ) ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം FE-HRTEM രീതി ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച പൊടികളുടെ ചിത്രങ്ങൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 7a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. MA യുടെ 6 മണിക്കൂറിനു ശേഷം ലഭിച്ച പൊടിയുടെ ബ്രൈറ്റ്-ഫീൽഡ് ഇമേജ് (BFI) അനുസരിച്ച്, പൊടിയിൽ fcc-Cu, hcp-Zr, fcc-Ni മൂലകങ്ങളുടെ വ്യക്തമായി നിർവചിക്കപ്പെട്ട അതിരുകളുള്ള വലിയ ധാന്യങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ചിത്രം 7a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു പ്രതികരണ ഘട്ടത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തിന്റെ ലക്ഷണങ്ങളൊന്നുമില്ല. കൂടാതെ, മധ്യമേഖലയിൽ (a) നിന്ന് എടുത്ത ഒരു പരസ്പരബന്ധിതമായ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഏരിയ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (SADP) ഒരു മൂർച്ചയുള്ള ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ വെളിപ്പെടുത്തി (ചിത്രം 7b), ഇത് വലിയ ക്രിസ്റ്റലൈറ്റുകളുടെ സാന്നിധ്യവും ഒരു റിയാക്ടീവ് ഘട്ടത്തിന്റെ അഭാവവും സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ആദ്യകാല (6 മണിക്കൂർ), ഇന്റർമീഡിയറ്റ് (18 മണിക്കൂർ) ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച MA പൊടിയുടെ പ്രാദേശിക ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകൾ. (എ) 6 മണിക്കൂർ MA ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഫീൽഡ് എമിഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-HRTEM), (ബി) അനുബന്ധ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഏരിയ ഡിഫ്രാക്റ്റോഗ്രാം (SADP). 18 മണിക്കൂർ MA ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr40Ni10 ന്റെ FE-HRTEM ചിത്രം (സി) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 7c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, MA യുടെ ദൈർഘ്യം 18 മണിക്കൂറായി വർദ്ധിച്ചത് പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദത്തോടൊപ്പം ഗുരുതരമായ ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങൾക്കും കാരണമായി. MA പ്രക്രിയയുടെ ഈ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ, സ്റ്റാക്കിംഗ് ഫോൾട്ടുകൾ, ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങൾ, പോയിന്റ് വൈകല്യങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ വൈകല്യങ്ങൾ പൊടിയിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 7). ഈ വൈകല്യങ്ങൾ ധാന്യ അതിരുകളിലൂടെയുള്ള വലിയ ധാന്യങ്ങളെ 20 nm-ൽ താഴെ വലിപ്പമുള്ള ഉപധാന്യങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു (ചിത്രം 7c).
ചിത്രം 8a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു അമോർഫസ് നേർത്ത മാട്രിക്സിൽ ഉൾച്ചേർത്ത അൾട്രാഫൈൻ നാനോഗ്രെയിനുകളുടെ രൂപീകരണമാണ് 36 മണിക്കൂർ MA-യിൽ മില്ലിംഗ് ചെയ്ത Cu50Z30Ni20 പൊടിയുടെ പ്രാദേശിക ഘടനയുടെ സവിശേഷത. ചിത്രം 8a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, EMF-ന്റെ ഒരു പ്രാദേശിക വിശകലനം, ചിത്രം 8a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന നാനോക്ലസ്റ്ററുകൾ സംസ്കരിക്കാത്ത Cu, Zr, Ni പൊടി അലോയ്കളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് കാണിച്ചു. മാട്രിക്സിലെ Cu യുടെ ഉള്ളടക്കം ~32 at.% (പാവപ്പെട്ട മേഖല) മുതൽ ~74 at.% (സമ്പന്ന മേഖല) വരെ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് വൈവിധ്യമാർന്ന ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഈ ഘട്ടത്തിൽ മില്ലിംഗിന് ശേഷം ലഭിച്ച പൊടികളുടെ അനുബന്ധ SADP-കൾ ചിത്രം 8b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സംസ്കരിക്കാത്ത ഈ അലോയിംഗ് ഘടകങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മൂർച്ചയുള്ള പോയിന്റുകളുമായി ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്ന പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ ഹാലോ-ഡിഫ്യൂഷൻ അമോർഫസ് ഘട്ടം വളയങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
ബിയോണ്ട് 36 h-Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ നാനോസ്കെയിൽ പ്രാദേശിക ഘടനാ സവിശേഷതകൾ. (എ) ബ്രൈറ്റ് ഫീൽഡ് ഇമേജ് (BFI) ഉം അനുബന്ധ (ബി) 36 മണിക്കൂർ MA യ്ക്ക് മില്ലിങ്ങിന് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ SADP ഉം.
MA പ്രക്രിയയുടെ അവസാനത്തോടെ (50 h), Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, 40 at.% പൊടികൾ, ഒഴിവാക്കലുകളില്ലാതെ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അമോർഫസ് ഘട്ടത്തിന്റെ ഒരു ലാബിരിന്തൈൻ രൂപഘടനയുണ്ട്. ഓരോ കോമ്പോസിഷന്റെയും അനുബന്ധ SADS-ൽ പോയിന്റ് ഡിഫ്രാക്ഷനോ മൂർച്ചയുള്ള വാർഷിക പാറ്റേണുകളോ കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞില്ല. ഇത് സംസ്കരിച്ചിട്ടില്ലാത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ ലോഹത്തിന്റെ അഭാവത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, പകരം ഒരു അമോർഫസ് അലോയ് പൊടിയുടെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേണുകൾ കാണിക്കുന്ന ഈ പരസ്പരബന്ധിതമായ SADP-കൾ അന്തിമ ഉൽപ്പന്ന മെറ്റീരിയലിൽ അമോർഫസ് ഘട്ടങ്ങളുടെ വികാസത്തിന് തെളിവായി ഉപയോഗിച്ചു.
Cu50 MS സിസ്റ്റത്തിന്റെ (Zr50-xNix) അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ പ്രാദേശിക ഘടന. 50 മണിക്കൂർ MA-യ്ക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, (d) Cu50Zr10Ni40 എന്നിവയുടെ FE-HRTEM ഉം പരസ്പരബന്ധിതമായ നാനോബീം ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകളും (NBDP).
ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമെട്രി ഉപയോഗിച്ച്, Cu50(Zr50-xNix) അമോർഫസ് സിസ്റ്റത്തിലെ Ni (x) ന്റെ ഉള്ളടക്കത്തെ ആശ്രയിച്ച് ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില (Tg), സൂപ്പർ കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് റീജിയൻ (ΔTx), ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ താപനില (Tx) എന്നിവയുടെ താപ സ്ഥിരത പഠിച്ചു. He വാതക പ്രവാഹത്തിലെ (DSC) ഗുണങ്ങൾ. MA-യ്ക്ക് ശേഷം 50 h-ന് ലഭിച്ച Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr10Ni40 അമോർഫസ് അലോയ്കളുടെ പൊടികളുടെ DSC വക്രങ്ങൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 10a, b, e എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ചിത്രം 10-ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ അമോർഫസ് Cu50Zr20Ni30 ന്റെ DSC വക്രം പ്രത്യേകം കാണിച്ചിരിക്കുമ്പോൾ, അതേസമയം, DSC-യിൽ ~700°C വരെ ചൂടാക്കിയ ഒരു Cu50Zr30Ni20 സാമ്പിൾ ചിത്രം 10g-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
MA-യ്ക്ക് ശേഷം 50 മണിക്കൂർ നേരത്തേക്ക് ലഭിക്കുന്ന Cu50(Zr50-xNix) MG പൊടികളുടെ താപ സ്ഥിരത നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില (Tg), ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ താപനില (Tx), സൂപ്പർ കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് റീജിയൻ (ΔTx) എന്നിവയാണ്. MA-യ്ക്ക് ശേഷം 50 മണിക്കൂർ നേരത്തേക്ക് Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), (e) Cu50Zr10Ni40 MG അലോയ് പൊടികളുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമീറ്റർ (DSC) പൊടികളുടെ തെർമോഗ്രാമുകൾ. DSC-യിൽ ~700°C വരെ ചൂടാക്കിയ Cu50Zr30Ni20 സാമ്പിളിന്റെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (XRD) (d)-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 10-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, വ്യത്യസ്ത നിക്കൽ സാന്ദ്രതകളുള്ള (x) എല്ലാ കോമ്പോസിഷനുകൾക്കുമുള്ള DSC കർവുകൾ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സാഹചര്യങ്ങളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഒന്ന് എൻഡോതെർമിക്, മറ്റൊന്ന് എക്സോതെർമിക്. ആദ്യത്തെ എൻഡോതെർമിക് സംഭവം Tg-യുമായി യോജിക്കുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് Tx-മായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. Tg-നും Tx-നും ഇടയിൽ നിലനിൽക്കുന്ന തിരശ്ചീന സ്പാൻ ഏരിയയെ സബ്കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് ഏരിയ (ΔTx = Tx – Tg) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 526°C ലും 612°C ലും സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന Cu50Zr40Ni10 സാമ്പിളിന്റെ (ചിത്രം 10a) Tg, Tx എന്നിവ ഉള്ളടക്കം (x) %-ൽ 20 വരെ 482°C, 563°C എന്നീ താഴ്ന്ന താപനില വശങ്ങളിലേക്ക് മാറ്റുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 10b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ യഥാക്രമം Ni ഉള്ളടക്കം (x) വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ °C. തൽഫലമായി, Cu50Zr30Ni20 ന് ΔTx Cu50Zr40Ni10 86°С (ചിത്രം 10a) ൽ നിന്ന് 81°С ആയി കുറയുന്നു (ചിത്രം 10b). MC Cu50Zr40Ni10 അലോയ്ക്ക്, Tg, Tx, ΔTx എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങളിൽ 447°С, 526°С, 79°С എന്നീ നിലകളിലേക്ക് കുറവുണ്ടാകുന്നതും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു (ചിത്രം 10b). Ni ഉള്ളടക്കത്തിലെ വർദ്ധനവ് MS അലോയിയുടെ താപ സ്ഥിരതയിൽ കുറവുണ്ടാക്കുന്നുവെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, MC ​​Cu50Zr20Ni30 അലോയിയുടെ Tg (507 °C) യുടെ മൂല്യം MC Cu50Zr40Ni10 അലോയിയേക്കാൾ കുറവാണ്; എന്നിരുന്നാലും, അതിന്റെ Tx അതിനോട് താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന ഒരു മൂല്യം കാണിക്കുന്നു (612 °C). അതിനാൽ, ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ΔTx ന് ഉയർന്ന മൂല്യം (87°C) ഉണ്ട്. 10-ാം നൂറ്റാണ്ട്
Cu50Zr20Ni30 MC അലോയ് ഉദാഹരണമായി ഉപയോഗിച്ച്, Cu50(Zr50-xNix) MC സിസ്റ്റം, ഒരു മൂർച്ചയുള്ള എക്സോതെർമിക് പീക്ക് വഴി fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, orthorhombic-ZrNi ക്രിസ്റ്റലിൻ ഘട്ടങ്ങളായി ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 10c). അമോർഫസിൽ നിന്ന് ക്രിസ്റ്റലിനിലേക്കുള്ള ഈ ഘട്ട മാറ്റം MG സാമ്പിളിന്റെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ വിശകലനം (ചിത്രം 10d) വഴി സ്ഥിരീകരിച്ചു, ഇത് DSC-യിൽ 700 °C വരെ ചൂടാക്കി.
ചിത്രം 11-ൽ, നിലവിലെ ജോലിയിൽ നടത്തിയ കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയിൽ എടുത്ത ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ കാണിക്കുന്നു. ഈ പഠനത്തിൽ, MA-യ്ക്ക് ശേഷം 50 മണിക്കൂർ (ഉദാഹരണമായി Cu50Zr20Ni30 ഉപയോഗിച്ച്) സമന്വയിപ്പിച്ച ലോഹ ഗ്ലാസി പൊടി കണികകൾ ഒരു ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ അസംസ്കൃത വസ്തുവായി ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ ഒരു സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റ് (SUS304) കോൾഡ് സ്പ്രേ കോട്ടിംഗും നടത്തി. തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നോളജി സീരീസിലെ ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ രീതിയായതിനാൽ, അമോർഫസ്, നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ പൊടികൾ പോലുള്ള മെറ്റാലിക് മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഹീറ്റ് സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഇത് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും എന്നതിനാലാണ് തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നോളജി സീരീസിൽ കോട്ടിംഗിനായി കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതി തിരഞ്ഞെടുത്തത്. ഘട്ടം. സംക്രമണങ്ങൾക്ക് വിധേയമല്ല. ഈ രീതി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലെ പ്രധാന ഘടകം ഇതാണ്. അടിവസ്ത്രവുമായോ മുമ്പ് നിക്ഷേപിച്ച കണങ്ങളുമായോ ഉള്ള ആഘാതത്തിൽ കണങ്ങളുടെ ഗതികോർജ്ജത്തെ പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം, രൂപഭേദം, താപം എന്നിവയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്ന ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള കണികകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് കോൾഡ് ഡിപ്പോസിഷൻ പ്രക്രിയ നടത്തുന്നത്.
550°C-ൽ MG/SUS 304 തുടർച്ചയായി അഞ്ച് തവണ തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ ഉപയോഗിച്ച കോൾഡ് സ്പ്രേ നടപടിക്രമം ഫീൽഡ് ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ കാണിക്കുന്നു.
പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം (മാട്രിക്സിലെ പ്രാഥമിക കണികകളുടെയും ഇന്റർപാർട്ടിക്കിൾ ഇടപെടലുകളുടെയും കണികകളുടെ ഇടപെടലുകളുടെയും), ഖരവസ്തുക്കളുടെ ഇന്റർസ്റ്റീഷ്യൽ കെട്ടുകൾ, കണികകൾക്കിടയിലുള്ള ഭ്രമണം, രൂപഭേദം, ചൂടാക്കൽ പരിമിതപ്പെടുത്തൽ 39 തുടങ്ങിയ സംവിധാനങ്ങളിലൂടെ കണങ്ങളുടെ ഗതികോർജ്ജവും കോട്ടിംഗ് രൂപീകരണ സമയത്ത് ഓരോ കണികയുടെയും ആക്കം മറ്റ് ഊർജ്ജരൂപങ്ങളാക്കി മാറ്റണം. കൂടാതെ, വരുന്ന എല്ലാ ഗതികോർജ്ജവും താപ ഊർജ്ജമായും രൂപഭേദ ഊർജ്ജമായും പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, ഫലം ഒരു ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയായിരിക്കും, അതായത് ആഘാതത്തിനുശേഷം കണികകൾ വെറുതെ കുതിച്ചുയരുന്നു എന്നാണ്. കണിക/അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന ആഘാത ഊർജ്ജത്തിന്റെ 90% പ്രാദേശിക താപമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്ന് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട് 40 . കൂടാതെ, ആഘാത സമ്മർദ്ദം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, കണിക/അടിസ്ഥാന സമ്പർക്ക മേഖലയിൽ വളരെ കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ ഉയർന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് സ്ട്രെയിൻ നിരക്കുകൾ കൈവരിക്കുന്നു41,42.
പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം സാധാരണയായി ഊർജ്ജ വിസർജ്ജന പ്രക്രിയയായോ, ഇന്റർഫേഷ്യൽ മേഖലയിലെ ഒരു താപ സ്രോതസ്സായോ കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇന്റർഫേഷ്യൽ മേഖലയിലെ താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് സാധാരണയായി ഇന്റർഫേഷ്യൽ ഉരുകൽ സംഭവിക്കുന്നതിനോ ആറ്റങ്ങളുടെ പരസ്പര വ്യാപനത്തിന്റെ ഗണ്യമായ ഉത്തേജനത്തിനോ പര്യാപ്തമല്ല. കോൾഡ് സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ പൊടി അഡീഷനിലും സെറ്റിംഗിലും ഈ ലോഹ വിട്രിയസ് പൊടികളുടെ ഗുണങ്ങളുടെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ച് രചയിതാക്കൾക്ക് അറിയാവുന്ന ഒരു പ്രസിദ്ധീകരണവും അന്വേഷിച്ചിട്ടില്ല.
SUS 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിക്ഷേപിച്ച MG Cu50Zr20Ni30 അലോയ് പൗഡറിന്റെ BFI ചിത്രം 12a-യിൽ കാണാം (ചിത്രം 11, 12b). ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നതുപോലെ, ക്രിസ്റ്റലിൻ സവിശേഷതകളോ ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങളോ ഇല്ലാതെ അതിലോലമായ ലാബിരിംത്ത് ഘടനയുള്ളതിനാൽ പൂശിയ പൊടികൾ അവയുടെ യഥാർത്ഥ അമോർഫസ് ഘടന നിലനിർത്തുന്നു. മറുവശത്ത്, MG-കോട്ടഡ് പൗഡർ മാട്രിക്സിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന നാനോകണങ്ങൾ തെളിയിക്കുന്നതുപോലെ, ചിത്രം ഒരു വിദേശ ഘട്ടത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 12a). മേഖല I-യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഇൻഡെക്‌സ് ചെയ്‌ത നാനോബീം ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (NBDP) ചിത്രം 12c കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 12a). ചിത്രം 12c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, NBDP ഒരു ദുർബലമായ ഹാലോ-ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേൺ അമോർഫസ് ഘടന പ്രദർശിപ്പിക്കുകയും ഒരു ക്രിസ്റ്റലിൻ വലിയ ക്യൂബിക് മെറ്റാസ്റ്റബിൾ Zr2Ni ഘട്ടത്തിനും ഒരു ടെട്രാഗണൽ CuO ഘട്ടത്തിനും അനുയോജ്യമായ മൂർച്ചയുള്ള പാടുകളുമായി സഹവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്പ്രേ ഗണ്ണിന്റെ നോസിലിൽ നിന്ന് SUS 304 ലേക്ക് ഓപ്പൺ എയറിൽ സൂപ്പർസോണിക് ഫ്ലോയിലൂടെ നീങ്ങുമ്പോൾ പൊടിയുടെ ഓക്സീകരണം വഴി CuO യുടെ രൂപീകരണം വിശദീകരിക്കാം. മറുവശത്ത്, ലോഹ ഗ്ലാസി പൊടികളുടെ ഡീവിട്രിഫിക്കേഷൻ 550°C-ൽ 30 മിനിറ്റ് കോൾഡ് സ്പ്രേ ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം വലിയ ക്യൂബിക് ഘട്ടങ്ങൾ രൂപപ്പെടുന്നതിന് കാരണമായി.
(എ) (ബി) എസ്‌യു‌എസ് 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിക്ഷേപിച്ചിരിക്കുന്ന എം‌ജി പൊടിയുടെ എഫ്‌ഇ-എച്ച്‌ആർ‌ടി‌ഇഎം ചിത്രം (ചിത്രം ഇൻ‌സെറ്റ്). (എ) യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ചിഹ്നത്തിന്റെ എൻ‌ബി‌ഡി‌പി സൂചിക (സി) യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
വലിയ ക്യൂബിക് Zr2Ni നാനോകണങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിനുള്ള ഈ സാധ്യതയുള്ള സംവിധാനം പരീക്ഷിക്കുന്നതിനായി, ഒരു സ്വതന്ത്ര പരീക്ഷണം നടത്തി. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, SUS 304 അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ദിശയിൽ 550°C താപനിലയിൽ ഒരു ആറ്റോമൈസറിൽ നിന്ന് പൊടികൾ സ്പ്രേ ചെയ്തു; എന്നിരുന്നാലും, അനീലിംഗ് പ്രഭാവം നിർണ്ണയിക്കാൻ, പൊടികൾ SUS304 സ്ട്രിപ്പിൽ നിന്ന് എത്രയും വേഗം നീക്കം ചെയ്തു (ഏകദേശം 60 സെക്കൻഡ്). പ്രയോഗത്തിന് ഏകദേശം 180 സെക്കൻഡുകൾക്ക് ശേഷം പൊടി അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്ത മറ്റൊരു പരീക്ഷണ പരമ്പര നടത്തി.
13a,b ചിത്രങ്ങൾ SUS 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ യഥാക്രമം 60 സെക്കൻഡിലും 180 സെക്കൻഡിലും നിക്ഷേപിച്ച രണ്ട് സ്‌പട്ടർ ചെയ്ത വസ്തുക്കളുടെ സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (STEM) ഡാർക്ക് ഫീൽഡ് (DFI) ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. 60 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് നിക്ഷേപിച്ച പൊടി ചിത്രത്തിൽ രൂപാന്തര വിശദാംശങ്ങൾ ഇല്ല, സവിശേഷതയില്ലായ്മ കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 13a). XRD യും ഇത് സ്ഥിരീകരിച്ചു, ചിത്രം 14a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന വിശാലമായ പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ ഡിഫ്രാക്ഷൻ കൊടുമുടികൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, ഈ പൊടികളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഘടന രൂപരഹിതമാണെന്ന് ഇത് കാണിച്ചു. ഇത് മെറ്റാസ്റ്റബിൾ/മെസോഫേസ് പ്രിസിപിറ്റേറ്റുകളുടെ അഭാവത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതിൽ പൊടി അതിന്റെ യഥാർത്ഥ രൂപരഹിത ഘടന നിലനിർത്തുന്നു. ഇതിനു വിപരീതമായി, അതേ താപനിലയിൽ (550°C) നിക്ഷേപിച്ചെങ്കിലും 180 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് അടിവസ്ത്രത്തിൽ അവശേഷിപ്പിച്ച പൊടി, ചിത്രം 13b-യിലെ അമ്പടയാളങ്ങൾ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, നാനോസൈസ് ചെയ്ത ധാന്യങ്ങളുടെ നിക്ഷേപം കാണിച്ചു.