Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് CSS-ന് പരിമിതമായ പിന്തുണയേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് ഓഫ് ചെയ്യുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് പ്രദർശിപ്പിക്കും.
വിട്ടുമാറാത്ത അണുബാധകളുടെ വികസനത്തിൽ ബയോഫിലിമുകൾ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുമ്പോൾ. സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾക്ക് വളരെ പരിമിതമായ അളവിൽ മാത്രമേ ബയോഫിലിമുകളെ ഇല്ലാതാക്കാൻ കഴിയൂ എന്നതിനാൽ ഈ പ്രശ്നം മെഡിക്കൽ സമൂഹത്തിന് ഒരു വലിയ വെല്ലുവിളി ഉയർത്തുന്നു. ബയോഫിലിം രൂപീകരണം തടയുന്നത് വിവിധ കോട്ടിംഗ് രീതികളുടെയും പുതിയ വസ്തുക്കളുടെയും വികാസത്തിലേക്ക് നയിച്ചു. ബയോഫിലിം രൂപീകരണത്തെ തടയുന്ന രീതിയിൽ ഉപരിതലങ്ങളെ പൂശുക എന്നതാണ് ഈ രീതികൾ ലക്ഷ്യമിടുന്നത്. മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി അലോയ്കൾ, പ്രത്യേകിച്ച് ചെമ്പ്, ടൈറ്റാനിയം ലോഹങ്ങൾ അടങ്ങിയവ, അനുയോജ്യമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ കോട്ടിംഗുകളായി ഉയർന്നുവന്നിട്ടുണ്ട്. അതേസമയം, താപനില-സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു രീതിയായതിനാൽ കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉപയോഗം വർദ്ധിച്ചു. മെക്കാനിക്കൽ അലോയിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ടെർനറി Cu-Zr-Ni അടങ്ങിയ ഒരു പുതിയ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഫിലിം മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് വികസിപ്പിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ഈ പഠനത്തിന്റെ ഉദ്ദേശ്യത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നം നിർമ്മിക്കുന്ന ഗോളാകൃതിയിലുള്ള പൊടി കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പ്രതലങ്ങളുടെ കോൾഡ് സ്പ്രേ കോട്ടിംഗിനുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുവായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീലിനെ അപേക്ഷിച്ച് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് കൊണ്ട് പൂശിയ സബ്സ്ട്രേറ്റുകൾക്ക് ബയോഫിലിം രൂപീകരണം കുറഞ്ഞത് 1 ലോഗ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിഞ്ഞു.
മനുഷ്യ ചരിത്രത്തിലുടനീളം, ഏതൊരു സമൂഹത്തിനും അതിന്റെ പ്രത്യേക ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്ന നൂതനമായ വസ്തുക്കളുടെ ആമുഖം രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാനും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്, ഇത് ആഗോളവൽക്കരിക്കപ്പെട്ട സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിൽ മെച്ചപ്പെട്ട പ്രകടനത്തിനും റാങ്കിംഗിനും കാരണമായി. ആരോഗ്യം, വിദ്യാഭ്യാസം, വ്യവസായം, സാമ്പത്തിക ശാസ്ത്രം, സംസ്കാരം, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ ഒരു രാജ്യത്തിൽ നിന്നോ പ്രദേശത്തിൽ നിന്നോ നേട്ടങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നതിനായി മെറ്റീരിയലുകളും ഫാബ്രിക്കേഷൻ ഉപകരണങ്ങളും ഡിസൈനുകളും വികസിപ്പിക്കാനുള്ള മനുഷ്യന്റെ കഴിവാണ് ഇതിന് എപ്പോഴും കാരണമായി പറയപ്പെടുന്നത്. രാജ്യം അല്ലെങ്കിൽ പ്രദേശം പരിഗണിക്കാതെയാണ് പുരോഗതി അളക്കുന്നത്. 2 60 വർഷമായി, മെറ്റീരിയൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ അവരുടെ സമയത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഒരു പ്രധാന ആശങ്കയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കാൻ നീക്കിവച്ചിട്ടുണ്ട്: നൂതനവും അത്യാധുനികവുമായ വസ്തുക്കളുടെ പിന്തുടരൽ. നിലവിലുള്ള മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഗുണനിലവാരവും പ്രകടനവും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും പൂർണ്ണമായും പുതിയ തരം മെറ്റീരിയലുകൾ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിലും കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിലും സമീപകാല ഗവേഷണങ്ങൾ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ, മെറ്റീരിയൽ മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിന്റെ പരിഷ്കരണം, തെർമൽ, മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ തെർമോ-മെക്കാനിക്കൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നിക്കുകളുടെ പ്രയോഗം എന്നിവ വിവിധ വസ്തുക്കളുടെ മെക്കാനിക്കൽ, കെമിക്കൽ, ഭൗതിക ഗുണങ്ങളിൽ ഗണ്യമായ പുരോഗതിക്ക് കാരണമായി. കൂടാതെ, ഇതുവരെ കേട്ടിട്ടില്ലാത്ത സംയുക്തങ്ങൾ ഈ ഘട്ടത്തിൽ വിജയകരമായി സമന്വയിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. ഈ നിരന്തരമായ ശ്രമങ്ങൾ അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് 2 എന്നറിയപ്പെടുന്ന നൂതന വസ്തുക്കളുടെ ഒരു പുതിയ കുടുംബത്തിന് ജന്മം നൽകി. നാനോക്രിസ്റ്റലുകൾ, നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ, നാനോട്യൂബുകൾ, ക്വാണ്ടം ഡോട്ടുകൾ, സീറോ-ഡൈമൻഷണൽ, അമോർഫസ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ, ഹൈ-എൻട്രോപ്പി അലോയ്കൾ എന്നിവ കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യം മുതൽ ലോകത്തിലേക്ക് കൊണ്ടുവന്ന നൂതന വസ്തുക്കളുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ മാത്രമാണ്. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിലോ അതിന്റെ ഉൽപാദനത്തിന്റെ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടങ്ങളിലോ മികച്ച ഗുണങ്ങളുള്ള പുതിയ അലോയ്കൾ നിർമ്മിക്കുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഓഫ്-ബാലൻസ് എന്ന പ്രശ്നം പലപ്പോഴും ചേർക്കാറുണ്ട്. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് ഗണ്യമായി വ്യതിചലിക്കുന്നതിന് പുതിയ ഫാബ്രിക്കേഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ നടപ്പിലാക്കുന്നതിന്റെ ഫലമായി, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പുതിയ തരം മെറ്റാസ്റ്റബിൾ അലോയ്കൾ കണ്ടെത്തി.
1960-ൽ കാൽടെക്കിൽ അദ്ദേഹം നടത്തിയ പ്രവർത്തനം ലോഹസങ്കരങ്ങളുടെ ആശയത്തിൽ ഒരു വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു, സെക്കൻഡിൽ ഏകദേശം ഒരു ദശലക്ഷം ഡിഗ്രിയിൽ ദ്രാവകങ്ങൾ വേഗത്തിൽ ഖരീകരിച്ചുകൊണ്ട് അദ്ദേഹം ഗ്ലാസ്സി Au-25 at.% Si അലോയ്കൾ സമന്വയിപ്പിച്ചു. പ്രൊഫസർ പോൾ ഡുവെസിന്റെ കണ്ടെത്തൽ സംഭവം മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകളുടെ (MG) ചരിത്രത്തിന്റെ തുടക്കം കുറിക്കുക മാത്രമല്ല, ലോഹസങ്കരങ്ങളെക്കുറിച്ച് ആളുകൾ ചിന്തിക്കുന്ന രീതിയിൽ ഒരു മാതൃകാപരമായ മാറ്റത്തിനും കാരണമായി. MG അലോയ്കളുടെ സമന്വയത്തിലെ ആദ്യകാല പഠനങ്ങൾ മുതൽ, മിക്കവാറും എല്ലാ മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകളും ഇനിപ്പറയുന്ന രീതികളിൽ ഒന്ന് ഉപയോഗിച്ചാണ് പൂർണ്ണമായും നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്; (i) ഉരുകുന്നതിന്റെയോ നീരാവിയുടെയോ ദ്രുത ദൃഢീകരണം, (ii) ലാറ്റിസിന്റെ ആറ്റോമിക് ഡിസോർഡറിംഗ്, (iii) ശുദ്ധമായ ലോഹ മൂലകങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ഖര-ാവസ്ഥയിലുള്ള അമോർഫൈസേഷൻ പ്രതികരണങ്ങൾ, (iv) മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഘട്ടങ്ങളുടെ ഖര-ാവസ്ഥ സംക്രമണങ്ങൾ.
പരലുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ദീർഘദൂര ആറ്റോമിക് ക്രമത്തിന്റെ അഭാവമാണ് എം‌ജികളെ വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നത്, ഇത് പരലുകളുടെ നിർവചിക്കുന്ന സവിശേഷതയാണ്. ഇന്നത്തെ ലോകത്ത്, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് മേഖലയിൽ വലിയ പുരോഗതി കൈവരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഖര-സ്ഥിതി ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ മാത്രമല്ല, ലോഹശാസ്ത്രം, ഉപരിതല രസതന്ത്രം, സാങ്കേതികവിദ്യ, ജീവശാസ്ത്രം, മറ്റ് നിരവധി മേഖലകളിലും താൽപ്പര്യമുള്ള രസകരമായ ഗുണങ്ങളുള്ള നൂതന വസ്തുക്കളാണ് അവ. ഖര ലോഹങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ ഗുണങ്ങൾ ഈ പുതിയ തരം മെറ്റീരിയൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് വിവിധ മേഖലകളിലെ സാങ്കേതിക പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് രസകരമായ ഒരു സ്ഥാനാർത്ഥിയാക്കുന്നു. അവയ്ക്ക് ചില പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്; (i) ഉയർന്ന മെക്കാനിക്കൽ ഡക്റ്റിലിറ്റിയും വിളവ് ശക്തിയും, (ii) ഉയർന്ന കാന്തിക പ്രവേശനക്ഷമത, (iii) കുറഞ്ഞ ബലപ്രയോഗം, (iv) അസാധാരണമായ നാശന പ്രതിരോധം, (v) താപനില സ്വാതന്ത്ര്യം 6,7 ന്റെ ചാലകത.
മെക്കാനിക്കൽ അലോയിംഗ് (MA)1,8 എന്നത് താരതമ്യേന പുതിയൊരു സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ്, 19839-ൽ പ്രൊഫ. സിസി കോക്കും സഹപ്രവർത്തകരും ആദ്യമായി ഇത് അവതരിപ്പിച്ചു. മുറിയിലെ താപനിലയോട് വളരെ അടുത്തുള്ള അന്തരീക്ഷ താപനിലയിൽ ശുദ്ധമായ മൂലകങ്ങളുടെ മിശ്രിതം പൊടിച്ചാണ് അവർ അമോർഫസ് Ni60Nb40 പൊടികൾ തയ്യാറാക്കിയത്. സാധാരണയായി, MA പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒരു റിയാക്ടറിലെ റിയാക്ടന്റ് മെറ്റീരിയൽ പൊടികളുടെ ഡിഫ്യൂസീവ് കപ്ലിങ്ങിനിടയിലാണ് നടത്തുന്നത്, സാധാരണയായി സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ബോൾ മിൽ 10 (ചിത്രം 1a, b) ആക്കി നിർമ്മിക്കുന്നു. അതിനുശേഷം, ഈ മെക്കാനിക്കൽ പ്രേരിത സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് റിയാക്ഷൻ ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് താഴ്ന്ന (ചിത്രം 1c) ഉം ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ബോൾ മില്ലുകളും, വടി മില്ലുകളും ഉപയോഗിച്ച് നോവൽ അമോർഫസ്/മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് അലോയ് പൊടികൾ തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. പ്രത്യേകിച്ചും, Cu-Ta17 പോലുള്ള ഇംമിസിബിൾ സിസ്റ്റങ്ങളും, Al-ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ (TM; Zr, Hf, Nb, Ta)18,19, Fe-W20 പോലുള്ള ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്ക അലോയ്കളും തയ്യാറാക്കാൻ ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു, ഇവ പരമ്പരാഗത തയ്യാറെടുപ്പ് റൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ലഭിക്കില്ല. കൂടാതെ, ലോഹ ഓക്സൈഡുകൾ, കാർബൈഡുകൾ, നൈട്രൈഡുകൾ, ഹൈഡ്രൈഡുകൾ, കാർബൺ എന്നിവയുടെ വ്യാവസായിക തലത്തിലുള്ള നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ, നാനോകോമ്പോസിറ്റ് പൊടി കണികകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും ശക്തമായ നാനോ ടെക്നോളജി ഉപകരണങ്ങളിൽ ഒന്നായി MA കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. നാനോട്യൂബുകൾ, നാനോ ഡയമണ്ടുകൾ, അതുപോലെ മുകളിൽ നിന്ന് താഴേക്ക് സമീപനം 1, മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഘട്ടങ്ങൾ എന്നിവയിലൂടെ വിശാലമായ സ്ഥിരത.
ഈ പഠനത്തിൽ Cu50(Zr50−xNix) മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് (MG) കോട്ടിംഗ്/SUS 304 തയ്യാറാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫാബ്രിക്കേഷൻ രീതി കാണിക്കുന്ന സ്കീമാറ്റിക്.(a) വ്യത്യസ്ത Ni സാന്ദ്രത x (x; 10, 20, 30, 40 at.%) ഉള്ള MG അലോയ് പൊടികൾ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ബോൾ മില്ലിംഗ് ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കൽ.(a) ആരംഭ മെറ്റീരിയൽ ടൂൾ സ്റ്റീൽ ബോളുകൾക്കൊപ്പം ഒരു ടൂൾ സിലിണ്ടറിലേക്ക് ലോഡ് ചെയ്യുകയും (b) He അന്തരീക്ഷം നിറച്ച ഒരു ഗ്ലൗ ബോക്സിൽ സീൽ ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.(c) ഗ്രൈൻഡിംഗ് സമയത്ത് ബോൾ ചലനം ചിത്രീകരിക്കുന്ന ഗ്രൈൻഡിംഗ് പാത്രത്തിന്റെ സുതാര്യമായ മാതൃക.50 മണിക്കൂറിനു ശേഷം ലഭിച്ച പൊടിയുടെ അന്തിമ ഉൽപ്പന്നം കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതി (d) ഉപയോഗിച്ച് SUS 304 അടിവസ്ത്രം പൂശാൻ ഉപയോഗിച്ചു.
ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ പ്രതലങ്ങളുടെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റുകൾ) കാര്യത്തിൽ, യഥാർത്ഥ ബൾക്ക് മെറ്റീരിയലിൽ അടങ്ങിയിട്ടില്ലാത്ത ചില ഭൗതിക, രാസ, സാങ്കേതിക ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നതിനായി പ്രതലങ്ങളുടെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റുകൾ) രൂപകൽപ്പനയും പരിഷ്‌ക്കരണവും സർഫസ് എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉപരിതല ചികിത്സകൾ വഴി ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന ചില ഗുണങ്ങളിൽ ഉരച്ചിലിന്റെ പ്രതിരോധം, ഓക്സീകരണം, നാശന പ്രതിരോധം, ഘർഷണ ഗുണകം, ജൈവ-നിഷ്ക്രിയത്വം, വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ, താപ ഇൻസുലേഷൻ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. മെറ്റലർജിക്കൽ, മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയ എന്ന നിലയിൽ, മറ്റൊരു മെറ്റീരിയൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ബൾക്ക് വസ്തുവിന്റെ (സബ്‌സ്ട്രേറ്റ്) ഉപരിതലത്തിൽ കൃത്രിമമായി നിക്ഷേപിച്ച വസ്തുക്കളുടെ ഒറ്റ അല്ലെങ്കിൽ ഒന്നിലധികം പാളികളായി ഒരു കോട്ടിംഗിനെ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, ആവശ്യമുള്ള ചില സാങ്കേതിക അല്ലെങ്കിൽ അലങ്കാര ഗുണങ്ങൾ നേടുന്നതിനും ചുറ്റുമുള്ള പരിസ്ഥിതിയുമായുള്ള പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന രാസ, ഭൗതിക ഇടപെടലുകളിൽ നിന്ന് വസ്തുക്കളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനും കോട്ടിംഗുകൾ ഭാഗികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു23.
കുറച്ച് മൈക്രോമീറ്ററുകൾ (10-20 മൈക്രോമീറ്ററിൽ താഴെ) മുതൽ 30 മൈക്രോമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ അല്ലെങ്കിൽ കുറച്ച് മില്ലിമീറ്റർ വരെ കട്ടിയുള്ള അനുയോജ്യമായ ഉപരിതല സംരക്ഷണ പാളികൾ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിന്, നിരവധി രീതികളും സാങ്കേതിക വിദ്യകളും പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും. പൊതുവേ, കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയകളെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: (i) ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റിംഗ്, ഇലക്ട്രോലെസ് പ്ലേറ്റിംഗ്, ഹോട്ട്-ഡിപ്പ് ഗാൽവാനൈസിംഗ് രീതികൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള വെറ്റ് കോട്ടിംഗ് രീതികൾ, (ii) ബ്രേസിംഗ്, സർഫേസിംഗ്, ഫിസിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (PVD), കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (CVD), തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകൾ, അടുത്തിടെ കോൾഡ് സ്പ്രേ ടെക്നിക്കുകൾ 24 (ചിത്രം 1d) എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ഡ്രൈ കോട്ടിംഗ് രീതികൾ.
സ്വയം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന എക്സ്ട്രാ സെല്ലുലാർ പോളിമറുകളാൽ (ഇപി‌എസ്) ചുറ്റപ്പെട്ടതും പ്രതലങ്ങളിൽ മാറ്റാനാവാത്തവിധം ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതുമായ സൂക്ഷ്മജീവ സമൂഹങ്ങളെയാണ് ബയോഫിലിമുകൾ എന്ന് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഉപരിപ്ലവമായി പക്വത പ്രാപിച്ച ബയോഫിലിം രൂപീകരണം ഭക്ഷ്യ വ്യവസായം, ജല സംവിധാനങ്ങൾ, ആരോഗ്യ സംരക്ഷണ പരിസ്ഥിതികൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ പല വ്യാവസായിക മേഖലകളിലും ഗണ്യമായ നഷ്ടത്തിന് കാരണമാകും. മനുഷ്യരിൽ, ബയോഫിലിമുകൾ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ, സൂക്ഷ്മജീവ അണുബാധകളുടെ 80% ത്തിലധികം കേസുകളും (എന്ററോബാക്ടീരിയേസി, സ്റ്റാഫൈലോകോക്കി എന്നിവയുൾപ്പെടെ) ചികിത്സിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. കൂടാതെ, ഒരു പ്രധാന ചികിത്സാ വെല്ലുവിളിയായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്ന പ്ലാങ്ക്ടോണിക് ബാക്ടീരിയൽ കോശങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് പക്വത പ്രാപിച്ച ബയോഫിലിമുകൾ ആൻറിബയോട്ടിക് ചികിത്സയെ 1000 മടങ്ങ് കൂടുതൽ പ്രതിരോധിക്കുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പരമ്പരാഗത ജൈവ സംയുക്തങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾ ചരിത്രപരമായി ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. അത്തരം വസ്തുക്കളിൽ പലപ്പോഴും മനുഷ്യർക്ക് അപകടകരമായേക്കാവുന്ന വിഷ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, 25,26 ഇത് ബാക്ടീരിയ സംക്രമണവും ഭൗതിക നാശവും ഒഴിവാക്കാൻ സഹായിച്ചേക്കാം.
ബയോഫിലിം രൂപീകരണം മൂലം ആൻറിബയോട്ടിക് ചികിത്സകളോടുള്ള ബാക്ടീരിയയുടെ വ്യാപകമായ പ്രതിരോധം, സുരക്ഷിതമായി പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഫലപ്രദമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ മെംബ്രൻ-കോട്ടഡ് ഉപരിതലം വികസിപ്പിക്കേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകതയിലേക്ക് നയിച്ചു. ബാക്ടീരിയ കോശങ്ങൾ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ബയോഫിലിമുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനും തടയപ്പെടുന്ന ഒരു ഭൗതിക അല്ലെങ്കിൽ രാസ ആന്റി-അഡിഹെറന്റ് ഉപരിതലത്തിന്റെ വികസനമാണ് ഈ പ്രക്രിയയിലെ ആദ്യ സമീപനം27. ആന്റിമൈക്രോബയൽ രാസവസ്തുക്കൾ ആവശ്യമുള്ളിടത്ത് കൃത്യമായി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയിലും അനുയോജ്യമായ അളവിലും എത്തിക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്ന കോട്ടിംഗുകൾ വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് രണ്ടാമത്തെ സാങ്കേതികവിദ്യ. ഗ്രാഫീൻ/ജെർമാനിയം28, ബ്ലാക്ക് ഡയമണ്ട്29, ZnO-ഡോപ്പഡ് ഡയമണ്ട് പോലുള്ള കാർബൺ കോട്ടിംഗുകൾ30 തുടങ്ങിയ ബാക്ടീരിയകളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന അതുല്യമായ കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടാണ് ഇത് നേടുന്നത്, ബയോഫിലിം രൂപീകരണം മൂലമുള്ള വിഷാംശവും പ്രതിരോധ വികസനവും പരമാവധിയാക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യ ഗണ്യമായി കുറയുന്നു. കൂടാതെ, ബാക്ടീരിയ മലിനീകരണത്തിൽ നിന്ന് ദീർഘകാല സംരക്ഷണം നൽകുന്നതിന് അണുനാശക രാസവസ്തുക്കൾ ഉപരിതലങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്ന കോട്ടിംഗുകൾ കൂടുതൽ ജനപ്രിയമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. പൂശിയ പ്രതലങ്ങളിൽ ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഇഫക്റ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ മൂന്ന് നടപടിക്രമങ്ങൾക്കും കഴിവുണ്ടെങ്കിലും, ആപ്ലിക്കേഷൻ തന്ത്രങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുമ്പോൾ പരിഗണിക്കേണ്ട അവയ്ക്ക് ഓരോന്നിനും അതിന്റേതായ പരിമിതികളുണ്ട്.
നിലവിൽ വിപണിയിലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് ജൈവശാസ്ത്രപരമായി സജീവമായ ചേരുവകൾക്കായുള്ള സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗുകൾ വിശകലനം ചെയ്യാനും പരിശോധിക്കാനും സമയക്കുറവ് തടസ്സമാകുന്നു. കമ്പനികൾ അവകാശപ്പെടുന്നത് അവരുടെ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഉപയോക്താക്കൾക്ക് അഭികാമ്യമായ പ്രവർത്തനപരമായ വശങ്ങൾ നൽകുമെന്നാണ്; എന്നിരുന്നാലും, നിലവിൽ വിപണിയിലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ വിജയത്തിന് ഇത് ഒരു തടസ്സമായി മാറിയിട്ടുണ്ട്. ഇപ്പോൾ ഉപഭോക്താക്കൾക്ക് ലഭ്യമായ മിക്ക ആന്റിമൈക്രോബയൽ ചികിത്സകളിലും വെള്ളിയിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ അപകടകരമായ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉപയോക്താക്കളെ സംരക്ഷിക്കുന്നതിനാണ് ഈ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിരിക്കുന്നത്. വെള്ളി സംയുക്തങ്ങളുടെ കാലതാമസം നേരിടുന്ന ആന്റിമൈക്രോബയൽ പ്രഭാവവും അനുബന്ധ വിഷാംശവും കുറഞ്ഞ ദോഷകരമായ ഒരു ബദൽ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് ഗവേഷകരിൽ സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു36,37. വീടിനകത്തും പുറത്തും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ആഗോള ആന്റിമൈക്രോബയൽ കോട്ടിംഗ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഇപ്പോഴും ഒരു ശ്രമകരമായ ജോലിയാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ആരോഗ്യത്തിനും സുരക്ഷയ്ക്കും ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അപകടസാധ്യതകൾ മൂലമാണിത്. മനുഷ്യർക്ക് ദോഷകരമല്ലാത്ത ഒരു ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഏജന്റ് കണ്ടെത്തുന്നതും കൂടുതൽ ഷെൽഫ് ലൈഫ് ഉള്ള കോട്ടിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ അത് എങ്ങനെ ഉൾപ്പെടുത്താമെന്ന് കണ്ടെത്തുന്നതും വളരെ ആവശ്യപ്പെടുന്ന ഒരു ലക്ഷ്യമാണ്38. ഏറ്റവും പുതിയ ആന്റിമൈക്രോബയൽ, ആന്റി-ബയോഫിലിം വസ്തുക്കൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കത്തിലൂടെയോ സജീവ ഏജന്റ് പുറത്തിറങ്ങിയതിനുശേഷമോ ബാക്ടീരിയകളെ അടുത്തടുത്തായി കൊല്ലുന്നതിനാണ്. പ്രാരംഭ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷൻ തടയുന്നതിലൂടെയോ (ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു പ്രോട്ടീൻ പാളി രൂപപ്പെടുന്നതിനെ പ്രതിരോധിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടെ) അല്ലെങ്കിൽ കോശഭിത്തിയിൽ ഇടപെടുന്നതിലൂടെ ബാക്ടീരിയകളെ കൊല്ലുന്നതിലൂടെയോ അവർക്ക് ഇത് ചെയ്യാൻ കഴിയും.
അടിസ്ഥാനപരമായി, ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് എന്നത് ഒരു ഘടകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ മറ്റൊരു പാളി സ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ ഉപരിതലവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഗുണങ്ങൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ്. ഉപരിതല കോട്ടിംഗിന്റെ ലക്ഷ്യം ഘടകത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിനടുത്തുള്ള ഭാഗത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മഘടനയും/അല്ലെങ്കിൽ ഘടനയും ക്രമീകരിക്കുക എന്നതാണ്39. ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യകളെ വ്യത്യസ്ത രീതികളായി തിരിക്കാം, അവ ചിത്രം 2a-യിൽ സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു. കോട്ടിംഗ് സൃഷ്ടിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയെ ആശ്രയിച്ച്, കോട്ടിംഗുകളെ താപ, രാസ, ഭൗതിക, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ വിഭാഗങ്ങളായി വിഭജിക്കാം.
(എ) ഉപരിതലത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാന നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ കാണിക്കുന്ന ഇൻസെറ്റ്, (ബി) കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികതയുടെ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളും.
പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേ രീതികളുമായി കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് നിരവധി സമാനതകൾ ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയെയും കോൾഡ് സ്പ്രേ വസ്തുക്കളെയും പ്രത്യേകിച്ച് സവിശേഷമാക്കുന്ന ചില പ്രധാന അടിസ്ഥാന ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്. കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇപ്പോഴും ശൈശവാവസ്ഥയിലാണ്, പക്ഷേ അതിന് ശോഭനമായ ഭാവിയുണ്ട്. ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, കോൾഡ് സ്പ്രേയുടെ അതുല്യമായ ഗുണങ്ങൾ സാധാരണ തെർമൽ സ്പ്രേ രീതികളുടെ അന്തർലീനമായ പരിമിതികളെ മറികടന്ന് മികച്ച നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നു. പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഗണ്യമായ പരിമിതികളെ മറികടക്കാൻ ഇത് ഒരു മാർഗം നൽകുന്നു, ഈ സമയത്ത് പൊടി അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നതിന് ഉരുകണം. വ്യക്തമായും, ഈ പരമ്പരാഗത കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയ നാനോക്രിസ്റ്റലുകൾ, നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ, അമോർഫസ്, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസുകൾ പോലുള്ള വളരെ താപനില-സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾക്ക് അനുയോജ്യമല്ല. 40, 41, 42. കൂടാതെ, തെർമൽ സ്പ്രേ കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉയർന്ന അളവിലുള്ള പോറോസിറ്റിയും ഓക്സൈഡുകളും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു. തെർമൽ സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അപേക്ഷിച്ച് കോൾഡ് സ്പ്രേ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് നിരവധി പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന് (i) അടിവസ്ത്രത്തിലേക്കുള്ള കുറഞ്ഞ താപ ഇൻപുട്ട്, (ii) അടിവസ്ത്ര കോട്ടിംഗ് തിരഞ്ഞെടുപ്പുകളിലെ വഴക്കം, (iii) ഘട്ടം പരിവർത്തനത്തിന്റെയും ധാന്യ വളർച്ചയുടെയും അഭാവം, (iv) ഉയർന്ന ബോണ്ട് ശക്തി1,39 (ചിത്രം 2b). കൂടാതെ, തണുപ്പ് സ്പ്രേ കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന ശക്തിയും കാഠിന്യവും, ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകതയും ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും ഉണ്ട്41. കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയുടെ ഗുണങ്ങൾക്ക് വിരുദ്ധമായി, ചിത്രം 2b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് ഇപ്പോഴും ചില ദോഷങ്ങളുണ്ട്. Al2O3, TiO2, ZrO2, WC മുതലായവ പോലുള്ള ശുദ്ധമായ സെറാമിക് പൊടികൾ പൂശുമ്പോൾ, കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. മറുവശത്ത്, സെറാമിക്/മെറ്റൽ കോമ്പോസിറ്റ് പൊടികൾ കോട്ടിംഗുകൾക്ക് അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിക്കാം. മറ്റ് തെർമൽ സ്പ്രേ രീതികൾക്കും ഇത് ബാധകമാണ്. സങ്കീർണ്ണമായ പ്രതലങ്ങളും ഇന്റീരിയർ പൈപ്പ് പ്രതലങ്ങളും ഇപ്പോഴും സ്പ്രേ ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്.
അസംസ്കൃത കോട്ടിംഗ് വസ്തുക്കളായി മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി പൗഡറുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് നിലവിലെ ജോലിയുടെ ലക്ഷ്യം എന്നതിനാൽ, പരമ്പരാഗത തെർമൽ സ്പ്രേയിംഗ് ഈ ആവശ്യത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് വ്യക്തമാണ്. കാരണം, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി പൗഡറുകൾ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുന്നു.
മെഡിക്കൽ, ഭക്ഷ്യ വ്യവസായങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മിക്ക ഉപകരണങ്ങളും ഓസ്റ്റെനിറ്റിക് സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കൾ (SUS316, SUS304) കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, ശസ്ത്രക്രിയാ ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിനായി 12 മുതൽ 20 wt% വരെ ക്രോമിയം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. സ്റ്റീൽ അലോയ്കളിൽ ഒരു അലോയിംഗ് മൂലകമായി ക്രോമിയം ലോഹം ഉപയോഗിക്കുന്നത് സ്റ്റാൻഡേർഡ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കളുടെ നാശന പ്രതിരോധം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് പൊതുവെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ അലോയ്കൾ, ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, കാര്യമായ ആന്റിമൈക്രോബയൽ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നില്ല.38,39. ഇത് അവയുടെ ഉയർന്ന നാശന പ്രതിരോധവുമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.ഇതിനുശേഷം, അണുബാധയുടെയും വീക്കത്തിന്റെയും വികസനം പ്രവചിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് പ്രധാനമായും സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ ബയോമെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷനും കോളനിവൽക്കരണവും മൂലമാണ്.ബാക്ടീരിയൽ അഡീഷനും ബയോഫിലിം രൂപീകരണ പാതകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കാര്യമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ കാരണം കാര്യമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ടാകാം, ഇത് ആരോഗ്യ തകർച്ചയിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തെ നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ ബാധിച്ചേക്കാവുന്ന നിരവധി അനന്തരഫലങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കിയേക്കാം.
ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഫിലിം/SUS304 ഉപരിതല സംരക്ഷണ കോട്ടിംഗിന്റെ നിർമ്മാണത്തിനായി MA സാങ്കേതികവിദ്യ (പട്ടിക 1) ഉപയോഗിച്ച് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി Cu-Zr-Ni ടെർനറി പൊടികൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന്റെ സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കുന്നതിനായി കുവൈറ്റ് ഫൗണ്ടേഷൻ ഫോർ ദി അഡ്വാൻസ്‌മെന്റ് ഓഫ് സയൻസ് (KFAS) കരാർ നമ്പർ 2010-550401 ധനസഹായം നൽകുന്ന ഒരു പദ്ധതിയുടെ ആദ്യ ഘട്ടമാണിത്. 2023 ജനുവരിയിൽ ആരംഭിക്കാനിരിക്കുന്ന പദ്ധതിയുടെ രണ്ടാം ഘട്ടം, സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കോറഷൻ സവിശേഷതകളും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും വിശദമായി പരിശോധിക്കും. വ്യത്യസ്ത ബാക്ടീരിയൽ സ്പീഷീസുകൾക്കായി വിശദമായ മൈക്രോബയോളജിക്കൽ പരിശോധനകൾ നടത്തും.
ഈ പ്രബന്ധത്തിൽ, രൂപാന്തരപരവും ഘടനാപരവുമായ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഗ്ലാസ് രൂപീകരണ ശേഷിയിൽ (GFA) Zr അലോയിംഗ് എലമെന്റ് ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ സ്വാധീനം ചർച്ചചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ, പൂശിയ മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് പൗഡർ കോട്ടിംഗിന്റെ/SUS304 കമ്പോസിറ്റിന്റെ ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ ഗുണങ്ങളും ചർച്ച ചെയ്യപ്പെട്ടു. കൂടാതെ, ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ സബ്കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് മേഖലയിൽ കോൾഡ് സ്പ്രേ ചെയ്യുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് പൗഡറുകളുടെ ഘടനാപരമായ പരിവർത്തനത്തിന്റെ സാധ്യത അന്വേഷിക്കുന്നതിനുള്ള നിലവിലെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. പ്രതിനിധി ഉദാഹരണങ്ങളായി, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് അലോയ്കൾ എന്നിവ ഈ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ഈ വിഭാഗത്തിൽ, ലോ എനർജി ബോൾ മില്ലിംഗിലെ മൂലക Cu, Zr, Ni പൊടികളുടെ രൂപാന്തരപരമായ മാറ്റങ്ങൾ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണങ്ങളായി, Cu50Zr20Ni30 ഉം Cu50Zr40Ni10 ഉം അടങ്ങുന്ന രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സിസ്റ്റങ്ങളെ പ്രതിനിധി ഉദാഹരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കും. ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പൊടിയുടെ മെറ്റലോഗ്രാഫിക് സ്വഭാവം കാണിക്കുന്നതുപോലെ, MA പ്രക്രിയയെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങളായി തിരിക്കാം (ചിത്രം 3).
ബോൾ മില്ലിംഗ് സമയത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച മെക്കാനിക്കൽ അലോയ് (MA) പൊടികളുടെ മെറ്റലോഗ്രാഫിക് സവിശേഷതകൾ. 3, 12, 50 മണിക്കൂർ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ ബോൾ മില്ലിംഗ് സമയങ്ങൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച MA, Cu50Zr40Ni10 പൊടികളുടെ ഫീൽഡ് എമിഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-SEM) ചിത്രങ്ങൾ Cu50Zr20Ni30 സിസ്റ്റത്തിനായി (a), (c), (e) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, അതേസമയം 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 ബോളുകളും പൊടികളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ, ഗ്രൈൻഡിംഗ് മീഡിയയ്ക്കിടയിലോ അവയ്ക്കിടയിലോ കുടുങ്ങിയ പൊടിയുടെ കംപ്രസ്സീവ് കത്രിക, വീഴുന്ന പന്തുകളുടെ ആഘാതം, ചലിക്കുന്ന ബോൾ മില്ലിംഗ് മീഡിയയ്ക്കിടയിലുള്ള പൊടി വലിച്ചുനീട്ടൽ മൂലമുള്ള ഷിയർ, തേയ്മാനം, ക്രോപ്പ് ലോഡുകളിലൂടെ പടരുന്ന വീഴുന്ന പന്തുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1a). MA (3 h) യുടെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ കോൾഡ് വെൽഡിംഗ് കാരണം എലമെന്റൽ Cu, Zr, Ni പൊടികൾ ഗുരുതരമായി രൂപഭേദം വരുത്തി, അതിന്റെ ഫലമായി വലിയ പൊടി കണികകൾ (> 1 mm വ്യാസമുള്ളത്) ഉണ്ടായി. ചിത്രം 3a,b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ (Cu, Zr, Ni) കട്ടിയുള്ള പാളികളുടെ രൂപവത്കരണമാണ് ഈ വലിയ സംയുക്ത കണങ്ങളുടെ സവിശേഷത. MA സമയം 12 h (ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടം) ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് ബോൾ മില്ലിന്റെ ഗതികോർജ്ജത്തിൽ വർദ്ധനവിന് കാരണമായി, അതിന്റെ ഫലമായി ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സംയോജിത പൊടി സൂക്ഷ്മ പൊടികളായി (200 µm-ൽ താഴെ) വിഘടിക്കുന്നു. 3c,d. ഈ ഘട്ടത്തിൽ, പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്ന കത്രിക ബലം ചിത്രം 3c,d-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സൂക്ഷ്മമായ Cu, Zr, Ni സൂചന പാളികളുള്ള ഒരു പുതിയ ലോഹ പ്രതലത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. പാളി പരിഷ്കരണത്തിന്റെ ഫലമായി, പുതിയ ഘട്ടങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി അടരുകളുടെ ഇന്റർഫേസിൽ ഖര ഘട്ട പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു.
എംഎ പ്രക്രിയയുടെ ക്ലൈമാക്സിൽ (50 മണിക്കൂറിനു ശേഷം), ഫ്ലേക്കി മെറ്റലോഗ്രാഫി നേരിയതായി മാത്രമേ ദൃശ്യമായുള്ളൂ (ചിത്രം 3e,f), എന്നാൽ പൊടിയുടെ മിനുക്കിയ പ്രതലം മിറർ മെറ്റലോഗ്രാഫി കാണിച്ചു. ഇതിനർത്ഥം എംഎ പ്രക്രിയ പൂർത്തിയായി, ഒരൊറ്റ പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടത്തിന്റെ സൃഷ്ടി സംഭവിച്ചു എന്നാണ്. ചിത്രം 3e (I, II, III), f, v, vi) ൽ സൂചികയിലാക്കിയിരിക്കുന്ന പ്രദേശങ്ങളുടെ മൂലക ഘടന ഫീൽഡ് എമിഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-SEM) എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (EDS) (IV) യുമായി സംയോജിപ്പിച്ചാണ് നിർണ്ണയിച്ചത്.
ചിത്രം 3e,f-ൽ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഓരോ മേഖലയുടെയും ആകെ ഭാരത്തിന്റെ ശതമാനമായി അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ മൂലക സാന്ദ്രത പട്ടിക 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പട്ടിക 1-ൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr40Ni10 എന്നിവയുടെ ആരംഭ നാമമാത്ര കോമ്പോസിഷനുകളുമായി ഈ ഫലങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ രണ്ട് അന്തിമ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും കോമ്പോസിഷനുകൾക്ക് നാമമാത്ര കോമ്പോസിഷനുകളുമായി വളരെ സമാനമായ മൂല്യങ്ങളുണ്ടെന്ന് കാണാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, ചിത്രം 3e,f-ൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന പ്രദേശങ്ങൾക്കായുള്ള ആപേക്ഷിക ഘടക മൂല്യങ്ങൾ ഓരോ സാമ്പിളിന്റെയും ഒരു മേഖലയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്കുള്ള ഘടനയിൽ കാര്യമായ തകർച്ചയോ ഏറ്റക്കുറച്ചിലോ സൂചിപ്പിക്കുന്നില്ല. ഒരു മേഖലയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ഘടനയിൽ മാറ്റമില്ലെന്ന വസ്തുത ഇതിന് തെളിവാണ്. പട്ടിക 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഇത് ഏകതാനമായ അലോയ് പൊടികളുടെ ഉത്പാദനത്തിലേക്ക് വിരൽ ചൂണ്ടുന്നു.
ചിത്രം 4a–d-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അന്തിമ ഉൽപ്പന്നമായ Cu50(Zr50−xNix) പൊടിയുടെ FE-SEM മൈക്രോഗ്രാഫുകൾ 50 MA തവണകൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ചു, ഇവിടെ x യഥാക്രമം 10, 20, 30, 40 ആണ്.%. ഈ മില്ലിംഗ് ഘട്ടത്തിനുശേഷം, വാൻ ഡെർ വാൽസ് പ്രഭാവം കാരണം പൊടി കൂടിച്ചേരുന്നു, ഇത് ചിത്രം 4-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ 73 മുതൽ 126 nm വരെ വ്യാസമുള്ള അൾട്രാഫൈൻ കണികകൾ അടങ്ങിയ വലിയ അഗ്രഗേറ്റുകളുടെ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു.
50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം ലഭിച്ച Cu50(Zr50−xNix) പൊടികളുടെ രൂപാന്തര സവിശേഷതകൾ. Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക്, 50 MA സമയത്തിനുശേഷം ലഭിച്ച പൊടികളുടെ FE-SEM ചിത്രങ്ങൾ യഥാക്രമം (a), (b), (c), (d) എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
പൊടികൾ ഒരു കോൾഡ് സ്പ്രേ ഫീഡറിൽ കയറ്റുന്നതിനുമുമ്പ്, അവയെ ആദ്യം അനലിറ്റിക്കൽ ഗ്രേഡ് എത്തനോളിൽ 15 മിനിറ്റ് സോണിക്കേറ്റ് ചെയ്യുകയും പിന്നീട് 150°C-ൽ 2 മണിക്കൂർ ഉണക്കുകയും ചെയ്തു. കോട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയിലുടനീളം പലപ്പോഴും നിരവധി പ്രധാന പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന അഗ്ലോമറേഷനെ വിജയകരമായി നേരിടാൻ ഈ നടപടി സ്വീകരിക്കണം. MA പ്രക്രിയ പൂർത്തിയായ ശേഷം, അലോയ് പൊടികളുടെ ഏകതാനത അന്വേഷിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ നടത്തി. ചിത്രം 5a-d യഥാക്രമം 50 മണിക്കൂർ M സമയത്തിന് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr30Ni20 അലോയ്യുടെ Cu, Zr, Ni അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുടെ FE-SEM മൈക്രോഗ്രാഫുകളും അനുബന്ധ EDS ചിത്രങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. ഈ ഘട്ടത്തിനുശേഷം ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന അലോയ് പൊടികൾ ഏകതാനമാണെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, കാരണം അവ ചിത്രം 5-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സബ്-നാനോമീറ്റർ ലെവലിനപ്പുറം ഘടനാപരമായ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കാണിക്കുന്നില്ല.
FE-SEM/ഊർജ്ജ വിതരണ എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (EDS) വഴി 50 MA തവണകൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച MG Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ രൂപഘടനയും പ്രാദേശിക മൂലക വിതരണവും. (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, (d) Ni-Kα ചിത്രങ്ങളുടെ SEM, എക്സ്-റേ EDS മാപ്പിംഗ്.
50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം ലഭിച്ച മെക്കാനിക്കൽ അലോയ് ചെയ്ത Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr20Ni30 പൊടികളുടെ XRD പാറ്റേണുകൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 6a–d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. മില്ലിങ്ങിന്റെ ഈ ഘട്ടത്തിനുശേഷം, വ്യത്യസ്ത Zr സാന്ദ്രതകളുള്ള എല്ലാ സാമ്പിളുകളും ചിത്രം 6-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകളുള്ള ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേണുകളുള്ള അമോർഫസ് ഘടനകൾ കാണിച്ചു.
50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, (d) Cu50Zr20Ni30 പൊടികളുടെ XRD പാറ്റേണുകൾ. ഒഴിവാക്കലില്ലാതെ എല്ലാ സാമ്പിളുകളും ഒരു ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേൺ കാണിച്ചു, ഇത് ഒരു അമോർഫസ് ഘട്ടത്തിന്റെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
വ്യത്യസ്ത MA സമയങ്ങളിൽ ബോൾ മില്ലിംഗിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന പൊടികളുടെ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനും പ്രാദേശിക ഘടന മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഫീൽഡ് എമിഷൻ ഹൈ-റെസല്യൂഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-HRTEM) ഉപയോഗിച്ചു. Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr40Ni10 പൊടികൾക്കായുള്ള മില്ലിംഗിന്റെ ആദ്യകാല (6 മണിക്കൂർ), ഇന്റർമീഡിയറ്റ് (18 മണിക്കൂർ) ഘട്ടങ്ങൾക്ക് ശേഷം ലഭിച്ച പൊടികളുടെ FE-HRTEM ചിത്രങ്ങൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 7a,c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. MA 6 മണിക്കൂറിനുശേഷം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന പൊടിയുടെ ബ്രൈറ്റ് ഫീൽഡ് ഇമേജ് (BFI) അനുസരിച്ച്, പൊടി fcc-Cu, hcp-Zr, fcc-Ni എന്നീ മൂലകങ്ങളുടെ നന്നായി നിർവചിക്കപ്പെട്ട അതിരുകളുള്ള വലിയ ധാന്യങ്ങൾ ചേർന്നതാണ്, ചിത്രം 7a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പ്രതികരണ ഘട്ടം രൂപപ്പെട്ടതിന്റെ ഒരു സൂചനയും ഇല്ല. കൂടാതെ, (a) യുടെ മധ്യഭാഗത്ത് നിന്ന് എടുത്ത പരസ്പരബന്ധിതമായ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഏരിയ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (SADP) ഒരു കസ്പ് 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 സ്വഭാവം. (എ) ഫീൽഡ് എമിഷൻ ഹൈ റെസല്യൂഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (FE-HRTEM), (ബി) 6 മണിക്കൂർ MA ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ അനുബന്ധ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഏരിയ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (SADP). 18 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിന് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr40Ni10 ന്റെ FE-HRTEM ചിത്രം (സി) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 7c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, MA ദൈർഘ്യം 18 മണിക്കൂറായി നീട്ടുന്നത് പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദത്തോടൊപ്പം ഗുരുതരമായ ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങൾക്കും കാരണമായി. MA പ്രക്രിയയുടെ ഈ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ഘട്ടത്തിൽ, പൊടി സ്റ്റാക്കിംഗ് ഫോൾട്ടുകൾ, ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങൾ, പോയിന്റ് വൈകല്യങ്ങൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ വൈകല്യങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 7). ഈ വൈകല്യങ്ങൾ വലിയ ധാന്യങ്ങളെ അവയുടെ ധാന്യ അതിരുകളിലൂടെ 20 nm-ൽ താഴെ വലിപ്പമുള്ള ഉപധാന്യങ്ങളായി വിഭജിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു (ചിത്രം 7c).
ചിത്രം 8a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 36 മണിക്കൂർ MA സമയം മില്ലിംഗ് ചെയ്ത Cu50Z30Ni20 പൊടിയുടെ പ്രാദേശിക ഘടനയിൽ, ഒരു അമോർഫസ് ഫൈൻ മാട്രിക്സിൽ ഉൾച്ചേർത്ത അൾട്രാഫൈൻ നാനോഗ്രെയിനുകളുടെ രൂപീകരണം കാണപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 8a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന നാനോക്ലസ്റ്ററുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാത്ത Cu, Zr, Ni പൊടി അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് പ്രാദേശിക EDS വിശകലനം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അതേ സമയം, മാട്രിക്സിന്റെ Cu ഉള്ളടക്കം ~32 at.% (ലീൻ ഏരിയ) മുതൽ ~74 at.% (റിച്ച് ഏരിയ) വരെ ചാഞ്ചാടുന്നു, ഇത് വൈവിധ്യമാർന്ന ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഈ ഘട്ടത്തിൽ മില്ലിംഗിന് ശേഷം ലഭിച്ച പൊടികളുടെ അനുബന്ധ SADP-കൾ, ചിത്രം 8b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ആ അസംസ്കൃത അലോയിംഗ് മൂലകങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മൂർച്ചയുള്ള പോയിന്റുകളുമായി ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്ന അമോർഫസ് ഘട്ടത്തിന്റെ ഹാലോ-ഡിഫ്യൂസിംഗ് പ്രൈമറി, സെക്കണ്ടറി വളയങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
36 h-Cu50Zr30Ni20 പൗഡറിനപ്പുറം നാനോസ്കെയിൽ പ്രാദേശിക ഘടനാ സവിശേഷതകൾ.(എ) ബ്രൈറ്റ് ഫീൽഡ് ഇമേജ് (BFI) ഉം അനുബന്ധ (ബി) 36 h MA സമയം മില്ലിങ്ങിന് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr30Ni20 പൊടിയുടെ SADP ഉം.
MA പ്രക്രിയയുടെ അവസാനത്തോടടുത്ത് (50 h), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30, 40 at.% പൊടികൾക്ക് ചിത്രം 9a–d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ലാബിരിന്തൈൻ അമോർഫസ് ഫേസ് മോർഫോളജി സ്ഥിരമായി ഉണ്ട്. ഓരോ കോമ്പോസിഷന്റെയും അനുബന്ധ SADP-യിൽ, പോയിന്റ് പോലുള്ള ഡിഫ്രാക്ഷനുകളോ മൂർച്ചയുള്ള വാർഷിക പാറ്റേണുകളോ കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞില്ല. പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാത്ത ക്രിസ്റ്റലിൻ ലോഹമില്ലെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, പകരം ഒരു അമോർഫസ് അലോയ് പൗഡർ രൂപപ്പെടുന്നു. ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേണുകൾ കാണിക്കുന്ന ഈ പരസ്പരബന്ധിതമായ SADP-കൾ അന്തിമ ഉൽപ്പന്ന മെറ്റീരിയലിൽ അമോർഫസ് ഫേസുകളുടെ വികാസത്തിന് തെളിവായി ഉപയോഗിച്ചു.
MA യുടെ 50 മണിക്കൂറിനു ശേഷം ലഭിച്ച (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, (d) Cu50Zr10Ni40 എന്നിവയുടെ MG Cu50 (Zr50−xNix) സിസ്റ്റത്തിന്റെ അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ പ്രാദേശിക ഘടന.FE-HRTEM ഉം പരസ്പരബന്ധിതമായ നാനോബീം ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകളും (NBDP).
അമോർഫസ് Cu50(Zr50−xNix) സിസ്റ്റത്തിന്റെ Ni ഉള്ളടക്കം (x) യുടെ ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില (Tg), സബ് കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് റീജിയൻ (ΔTx), ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ താപനില (Tx) എന്നിവയുടെ താപ സ്ഥിരത, He വാതക പ്രവാഹത്തിന് കീഴിലുള്ള ഗുണങ്ങളുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമെട്രി (DSC) ഉപയോഗിച്ച് അന്വേഷിച്ചു. MA സമയത്തിന് 50 h ന് ശേഷം ലഭിച്ച Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr10Ni40 അമോർഫസ് അലോയ് പൗഡറുകളുടെ DSC ട്രെയ്‌സുകൾ യഥാക്രമം ചിത്രം 10a, b, e എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. അമോർഫസ് Cu50Zr20Ni30 ന്റെ DSC വക്രം ചിത്രം 10c-യിൽ വെവ്വേറെ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. അതേസമയം, DSC-യിൽ ~700 °C വരെ ചൂടാക്കിയ Cu50Zr30Ni20 സാമ്പിൾ ചിത്രം 10d-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഗ്ലാസ് ട്രാൻസിഷൻ താപനില (Tg), ക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ താപനില (Tx), സബ്കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് റീജിയൻ (ΔTx) എന്നിവയാൽ സൂചികയിലാക്കപ്പെട്ട, 50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം ലഭിച്ച Cu50(Zr50−xNix) MG പൊടികളുടെ താപ സ്ഥിരത. 50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, (e) Cu50Zr10Ni40 MG അലോയ് പൊടികളുടെ ഡിഫറൻഷ്യൽ സ്കാനിംഗ് കലോറിമീറ്റർ (DSC) തെർമോഗ്രാമുകൾ. DSC-യിൽ ~700 °C വരെ ചൂടാക്കിയ Cu50Zr30Ni20 സാമ്പിളിന്റെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ (XRD) പാറ്റേൺ (d)-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചിത്രം 10-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, വ്യത്യസ്ത Ni സാന്ദ്രതകളുള്ള (x) എല്ലാ കോമ്പോസിഷനുകളുടെയും DSC വക്രങ്ങൾ 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 മേഖലയെ സബ്കൂൾഡ് ലിക്വിഡ് റീജിയൻ (ΔTx = Tx – Tg) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. 526°C-ലും 612°C-ലും സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന Cu50Zr40Ni10 സാമ്പിളിന്റെ (ചിത്രം 10a) Tg, Tx എന്നിവ, Ni ഉള്ളടക്കം (x) വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ യഥാക്രമം 482°C, 563°C എന്നിവയുടെ താഴ്ന്ന താപനില വശത്തേക്ക് ഉള്ളടക്കം (x) 20 at.% ആയി മാറ്റുന്നുവെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ചിത്രം 10b-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. തൽഫലമായി, Cu50Zr40Ni10 ന്റെ ΔTx Cu50Zr30Ni20-ന് 86°C (ചിത്രം 10a) ൽ നിന്ന് 81°C ആയി കുറയുന്നു. (ചിത്രം 10b).MG Cu50Zr40Ni10 അലോയ്യ്ക്ക്, Tg, Tx, ΔTx എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ 447°C, 526°C, 79°C എന്നിങ്ങനെ കുറഞ്ഞതായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു (ചിത്രം 10b). Ni ഉള്ളടക്കത്തിലെ വർദ്ധനവ് MG അലോയ്യുടെ താപ സ്ഥിരത കുറയുന്നതിന് കാരണമാകുമെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിനു വിപരീതമായി, MG Cu50Zr20Ni30 അലോയ്യുടെ Tg മൂല്യം (507 °C) MG Cu50Zr40Ni10 അലോയ്യേക്കാൾ കുറവാണ്; എന്നിരുന്നാലും, അതിന്റെ Tx മുമ്പത്തേതിന് (612 °C) താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന മൂല്യം കാണിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ചിത്രം 10c-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ΔTx ഉയർന്ന മൂല്യം (87°C) പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.
MG Cu50Zr20Ni30 അലോയ് ഉദാഹരണമായി എടുക്കുമ്പോൾ, MG Cu50(Zr50−xNix) സിസ്റ്റം, ഒരു മൂർച്ചയുള്ള എക്സോതെർമിക് പീക്ക് വഴി fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, orthorhombic-ZrNi (ചിത്രം 10c) എന്നിവയുടെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘട്ടങ്ങളിലേക്ക് ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യുന്നു. ഈ അമോർഫസ് മുതൽ ക്രിസ്റ്റലിൻ ഘട്ടം പരിവർത്തനം MG സാമ്പിളിന്റെ XRD സ്ഥിരീകരിച്ചു (ചിത്രം 10d), ഇത് DSC-യിൽ 700 °C വരെ ചൂടാക്കി.
നിലവിലെ ജോലിയിൽ നടത്തിയ കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയയിൽ എടുത്ത ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ ചിത്രം 11 കാണിക്കുന്നു. ഈ പഠനത്തിൽ, 50 മണിക്കൂർ MA സമയത്തിനുശേഷം സമന്വയിപ്പിച്ച ലോഹ ഗ്ലാസ് പോലുള്ള പൊടി കണികകൾ (Cu50Zr20Ni30 ഉദാഹരണമായി എടുക്കുന്നു) ആൻറി ബാക്ടീരിയൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളായി ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റ് (SUS304) കോൾഡ് സ്പ്രേയിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് പൂശിയിരിക്കുന്നു. തെർമൽ സ്പ്രേ ടെക്നോളജി സീരീസിൽ കോട്ടിംഗിനായി കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതി തിരഞ്ഞെടുത്തു, കാരണം ഇത് തെർമൽ സ്പ്രേ സീരീസിലെ ഏറ്റവും കാര്യക്ഷമമായ രീതിയാണ്, കൂടാതെ ഘട്ടം സംക്രമണങ്ങൾക്ക് വിധേയമല്ലാത്ത അമോർഫസ്, നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ പൊടികൾ പോലുള്ള ലോഹ മെറ്റാസ്റ്റബിൾ താപനില സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കൾക്ക് ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. ഈ രീതി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലെ പ്രധാന ഘടകം ഇതാണ്. അടിവസ്ത്രവുമായോ മുമ്പ് നിക്ഷേപിച്ച കണങ്ങളുമായോ ഉള്ള ആഘാതത്തിൽ കണികകളുടെ ഗതികോർജ്ജത്തെ പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം, സമ്മർദ്ദം, ചൂട് എന്നിവയിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്ന ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള കണികകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് കോൾഡ് സ്പ്രേ പ്രക്രിയ നടത്തുന്നത്.
550 °C-ൽ MG കോട്ടിംഗ്/SUS 304 തുടർച്ചയായി അഞ്ച് തവണ തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന കോൾഡ് സ്പ്രേ നടപടിക്രമം ഫീൽഡ് ഫോട്ടോകൾ കാണിക്കുന്നു.
പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം (അടിസ്ഥാനത്തിലും കണികാ ഇടപെടലുകളിലും പ്രാരംഭ കണിക, കണികാ-കണികാ ഇടപെടലുകൾ), ശൂന്യതകൾ എന്നിവയിലൂടെ കണികകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും, അതുവഴി കോട്ടിംഗ് രൂപീകരണത്തിലെ ഓരോ കണികയുടെയും ആക്കം, മറ്റ് ഊർജ്ജ രൂപങ്ങളാക്കി മാറ്റണം. ഏകീകരണം, കണിക-കണികാ ഭ്രമണം, ആയാസം, ഒടുവിൽ താപം 39. കൂടാതെ, വരുന്ന എല്ലാ ഗതികോർജ്ജവും താപമായും ആയാസ ഊർജ്ജമായും പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, ഫലം ഒരു ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയാണ്, അതായത് ആഘാതത്തിനുശേഷം കണികകൾ തിരികെ കുതിക്കുന്നു. കണിക/അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്ന ആഘാത ഊർജ്ജത്തിന്റെ 90% പ്രാദേശിക താപമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്ന് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. 40. കൂടാതെ, ആഘാത സമ്മർദ്ദം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ, സമ്പർക്ക കണിക/അടിസ്ഥാന മേഖലയിൽ വളരെ കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ ഉയർന്ന പ്ലാസ്റ്റിക് സ്ട്രെയിൻ നിരക്കുകൾ കൈവരിക്കുന്നു. 41,42.
പ്ലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം സാധാരണയായി ഊർജ്ജ വിസർജ്ജന പ്രക്രിയയായി അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ വ്യക്തമായി പറഞ്ഞാൽ, ഇന്റർഫേഷ്യൽ മേഖലയിലെ ഒരു താപ സ്രോതസ്സായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇന്റർഫേഷ്യൽ മേഖലയിലെ താപനില വർദ്ധനവ് സാധാരണയായി ഇന്റർഫേഷ്യൽ ഉരുകൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനോ ആറ്റോമിക് ഇന്റർഡിഫ്യൂഷനെ ഗണ്യമായി പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനോ പര്യാപ്തമല്ല. കോൾഡ് സ്പ്രേ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന പൊടി അഡീഷനിലും നിക്ഷേപത്തിലും ഈ മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി പൊടികളുടെ ഗുണങ്ങളുടെ സ്വാധീനം രചയിതാക്കൾക്ക് അറിയാവുന്ന ഒരു പ്രസിദ്ധീകരണവും അന്വേഷിക്കുന്നില്ല.
ചിത്രം 12a-യിൽ MG Cu50Zr20Ni30 അലോയ് പൗഡറിന്റെ BFI കാണാം, അത് SUS 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ പൂശിയിരുന്നു (ചിത്രം 11, 12b). ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നത് പോലെ, ക്രിസ്റ്റലിൻ സവിശേഷതകളോ ലാറ്റിസ് വൈകല്യങ്ങളോ ഇല്ലാതെ അതിലോലമായ ലാബിരിംത്ത് ഘടനയുള്ളതിനാൽ പൂശിയ പൊടികൾ അവയുടെ യഥാർത്ഥ അമോർഫസ് ഘടന നിലനിർത്തുന്നു. മറുവശത്ത്, MG-കോട്ടഡ് പൗഡർ മാട്രിക്സിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന നാനോകണങ്ങൾ നിർദ്ദേശിച്ചതുപോലെ, ചിത്രം ഒരു ബാഹ്യ ഘട്ടത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 12a). മേഖല I-യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഇൻഡെക്‌സ് ചെയ്‌ത നാനോബീം ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേൺ (NBDP) ചിത്രം 12c ചിത്രീകരിക്കുന്നു (ചിത്രം 12a). ചിത്രം 12c-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, NBDP അമോർഫസ് ഘടനയുടെ ദുർബലമായ ഹാലോ ഡിഫ്യൂഷൻ പാറ്റേൺ പ്രദർശിപ്പിക്കുകയും ക്രിസ്റ്റലിൻ ലാർജ് ക്യൂബിക് Zr2Ni മെറ്റാസ്റ്റബിൾ പ്ലസ് ടെട്രാഗണൽ CuO ഘട്ടവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന മൂർച്ചയുള്ള പാച്ചുകളുമായി സഹവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്പ്രേ ഗണ്ണിന്റെ നോസിലിൽ നിന്ന് തുറന്ന സ്ഥലത്ത് SUS 304-ലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ പൊടിയുടെ ഓക്സീകരണം മൂലമാകാം CuO യുടെ രൂപീകരണം. സൂപ്പർസോണിക് പ്രവാഹത്തിന് കീഴിലുള്ള വായു. മറുവശത്ത്, മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസി പൊടികളുടെ ഡീവിട്രിഫിക്കേഷൻ 550 °C-ൽ 30 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് കോൾഡ് സ്പ്രേ ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം വലിയ ക്യൂബിക് ഘട്ടങ്ങളുടെ രൂപീകരണം നേടി.
(എ) (ബി) എസ്‌യു‌എസ് 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ (ചിത്രത്തിന്റെ ഇൻസെറ്റ്) പൊതിഞ്ഞ എം‌ജി പൗഡറിന്റെ എഫ്‌ഇ-എച്ച്ആർ‌ടി‌ഇഎം ചിത്രം. (എ) യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ചിഹ്നത്തിന്റെ സൂചിക എൻ‌ബി‌ഡി‌പി (സി) യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
വലിയ ക്യൂബിക് Zr2Ni നാനോകണങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിനുള്ള ഈ സാധ്യതയുള്ള സംവിധാനം പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, ഒരു സ്വതന്ത്ര പരീക്ഷണം നടത്തി. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, പൊടികൾ SUS 304 അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ദിശയിൽ 550 °C താപനിലയിൽ ഒരു സ്പ്രേ ഗണ്ണിൽ നിന്ന് സ്പ്രേ ചെയ്തു; എന്നിരുന്നാലും, പൊടികളുടെ അനീലിംഗ് പ്രഭാവം വ്യക്തമാക്കുന്നതിന്, അവ SUS304 സ്ട്രിപ്പിൽ നിന്ന് എത്രയും വേഗം (ഏകദേശം 60 സെക്കൻഡ്) നീക്കം ചെയ്തു. നിക്ഷേപത്തിന് ഏകദേശം 180 സെക്കൻഡുകൾക്ക് ശേഷം അടിവസ്ത്രത്തിൽ നിന്ന് പൊടി നീക്കം ചെയ്ത മറ്റൊരു കൂട്ടം പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.
SUS 304 സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളിൽ യഥാക്രമം 60 സെക്കൻഡിലും 180 സെക്കൻഡിലും നിക്ഷേപിച്ച രണ്ട് സ്‌പ്രേ ചെയ്ത വസ്തുക്കളുടെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (STEM) സ്‌കാൻ ചെയ്‌ത് ലഭിച്ച ഡാർക്ക് ഫീൽഡ് ഇമേജുകൾ (DFI) 13a,b ചിത്രങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. 60 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് നിക്ഷേപിച്ച പൊടി ചിത്രത്തിന് രൂപാന്തര വിശദാംശങ്ങളൊന്നുമില്ല, ഇത് സവിശേഷതയില്ലായ്മ കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 13a). XRD-യും ഇത് സ്ഥിരീകരിച്ചു, ചിത്രം 14a-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന വിശാലമായ പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ ഡിഫ്രാക്ഷൻ മാക്സിമ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, ഈ പൊടികളുടെ പൊതുവായ ഘടന രൂപരഹിതമാണെന്ന് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പൊടി അതിന്റെ യഥാർത്ഥ രൂപരഹിത ഘടന നിലനിർത്തുന്നിടത്ത് മെറ്റാസ്റ്റബിൾ/മെസോഫേസ് അവശിഷ്ടത്തിന്റെ അഭാവത്തെ ഇവ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിനു വിപരീതമായി, അതേ താപനിലയിൽ (550 °C) സ്‌പ്രേ ചെയ്‌ത പൊടി, പക്ഷേ 180 സെക്കൻഡ് നേരത്തേക്ക് അടിവസ്ത്രത്തിൽ അവശേഷിപ്പിച്ചത്, ചിത്രം 13b-യിലെ അമ്പടയാളങ്ങൾ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ നാനോ വലുപ്പത്തിലുള്ള ധാന്യങ്ങളുടെ അവശിഷ്ടം കാണിച്ചു.