Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा CSS को लागि सीमित समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड बन्द गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट प्रदर्शन गर्नेछौं।
बायोफिल्महरू दीर्घकालीन संक्रमणको विकासमा महत्त्वपूर्ण घटक हुन्, विशेष गरी जब चिकित्सा उपकरणहरू संलग्न हुन्छन्। यो समस्याले चिकित्सा समुदायको लागि ठूलो चुनौती प्रस्तुत गर्दछ, किनकि मानक एन्टिबायोटिकहरूले बायोफिल्महरूलाई धेरै सीमित हदसम्म मात्र उन्मूलन गर्न सक्छन्। बायोफिल्म गठन रोक्नाले विभिन्न कोटिंग विधिहरू र नयाँ सामग्रीहरूको विकास भएको छ। यी विधिहरूले बायोफिल्म गठनलाई रोक्ने तरिकाले सतहहरूलाई कोट गर्ने लक्ष्य राख्छन्। धातुको गिलास मिश्र धातुहरू, विशेष गरी तामा र टाइटेनियम धातुहरू भएकाहरू, आदर्श एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंग्सको रूपमा देखा परेका छन्। एकै समयमा, चिसो स्प्रे प्रविधिको प्रयोग बढेको छ किनकि यो तापमान-संवेदनशील सामग्रीहरू प्रशोधन गर्न उपयुक्त विधि हो। यस अध्ययनको उद्देश्यको एक भाग मेकानिकल मिश्र धातु प्रविधिहरू प्रयोग गरेर टर्नरी Cu-Zr-Ni बाट बनेको एक उपन्यास एन्टिब्याक्टेरियल फिल्म धातु गिलास विकास गर्नु थियो। अन्तिम उत्पादन बनाउने गोलाकार पाउडर कम तापक्रममा स्टेनलेस स्टील सतहहरूको चिसो स्प्रे कोटिंगको लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। धातुको गिलासले लेपित सब्सट्रेटहरूले स्टेनलेस स्टीलको तुलनामा कम्तिमा १ लगले बायोफिल्म गठनलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्षम थिए।
मानव इतिहासभरि, कुनै पनि समाजले आफ्नो विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्ने नयाँ सामग्रीहरूको परिचय डिजाइन र प्रवर्द्धन गर्न सक्षम भएको छ, जसले गर्दा विश्वव्यापी अर्थतन्त्रमा सुधारिएको प्रदर्शन र श्रेणीकरण भएको छ। यो सधैं एक देश वा क्षेत्रबाट अर्को देशमा स्वास्थ्य, शिक्षा, उद्योग, अर्थशास्त्र, संस्कृति र अन्य क्षेत्रहरूमा लाभ प्राप्त गर्न सामग्री र निर्माण उपकरणहरू र सामग्री निर्माण र चरित्र निर्धारणको लागि डिजाइनहरू विकास गर्ने मानव क्षमतालाई श्रेय दिइएको छ। देश वा क्षेत्रको पर्वाह नगरी प्रगति मापन गरिन्छ। २ ६० वर्षदेखि, सामग्री वैज्ञानिकहरूले आफ्नो धेरै समय एउटा प्रमुख चिन्तामा ध्यान केन्द्रित गर्न समर्पित गरेका छन्: नयाँ र अत्याधुनिक सामग्रीहरूको खोजी। हालैको अनुसन्धानले अवस्थित सामग्रीहरूको गुणस्तर र प्रदर्शन सुधार गर्न, साथै पूर्ण रूपमा नयाँ प्रकारका सामग्रीहरूको संश्लेषण र आविष्कार गर्नमा केन्द्रित गरेको छ।
मिश्र धातु तत्वहरूको थप, सामग्रीको सूक्ष्म संरचनाको परिमार्जन, र थर्मल, मेकानिकल वा थर्मो-मेकानिकल प्रशोधन प्रविधिहरूको प्रयोगले विभिन्न प्रकारका सामग्रीहरूको मेकानिकल, रासायनिक र भौतिक गुणहरूमा उल्लेखनीय सुधार भएको छ। यसबाहेक, यस बिन्दुमा अहिलेसम्म नसुनिएका यौगिकहरू सफलतापूर्वक संश्लेषित गरिएका छन्। यी निरन्तर प्रयासहरूले नवीन सामग्रीहरूको नयाँ परिवारलाई जन्म दिएका छन्, जसलाई सामूहिक रूपमा उन्नत सामग्रीहरू भनिन्छ। न्यानोक्रिस्टल, न्यानोपार्टिकल्स, न्यानोट्यूब, क्वान्टम डट्स, शून्य-आयामी, अनाकार धातु चश्मा, र उच्च-एन्ट्रोपी मिश्र धातुहरू गत शताब्दीको मध्यदेखि संसारमा परिचय गराइएका उन्नत सामग्रीहरूका केही उदाहरणहरू मात्र हुन्। जब अन्तिम उत्पादनमा वा यसको उत्पादनको मध्यवर्ती चरणहरूमा, उत्कृष्ट गुणहरू भएका नयाँ मिश्र धातुहरूको निर्माण र विकास गर्दा, अफ-ब्यानलेसको समस्या प्रायः थपिन्छ। सन्तुलनबाट उल्लेखनीय रूपमा विचलित हुन नयाँ निर्माण प्रविधिहरू लागू गर्ने परिणामस्वरूप, धातु चश्मा भनेर चिनिने मेटास्टेबल मिश्र धातुहरूको पूर्ण नयाँ वर्ग पत्ता लागेको छ।
१९६० मा क्यालटेकमा उनको कामले धातु मिश्र धातुहरूको अवधारणामा क्रान्ति ल्यायो जब उनले लगभग दस लाख डिग्री प्रति सेकेन्डमा द्रुत रूपमा तरल पदार्थहरूलाई ठोस बनाएर गिलास Au-25 at.% Si मिश्र धातुहरूलाई संश्लेषित गरे। ४. प्रोफेसर पोल डुवेजको खोज घटनाले धातुको चश्मा (MG) को इतिहासको सुरुवात मात्र गरेन, तर मानिसहरूले धातु मिश्र धातुहरूको बारेमा सोच्ने तरिकामा पनि परिवर्तन ल्यायो। MG मिश्र धातुहरूको संश्लेषणमा प्रारम्भिक अग्रगामी अध्ययनहरूदेखि, लगभग सबै धातु चश्माहरू निम्न विधिहरू मध्ये एक प्रयोग गरेर पूर्ण रूपमा उत्पादन गरिएको छ; (i) पग्लने वा वाफको द्रुत ठोसीकरण, (ii) जालीको परमाणु विकृतीकरण, (iii) शुद्ध धातु तत्वहरू बीच ठोस-अवस्था अमोरफाइजेशन प्रतिक्रियाहरू, र (iv) मेटास्टेबल चरणहरूको ठोस-अवस्था संक्रमण।
MG हरूलाई क्रिस्टलसँग सम्बन्धित लामो-दायरा परमाणु क्रमको अभावले छुट्याइन्छ, जुन क्रिस्टलहरूको एक परिभाषित विशेषता हो। आजको संसारमा, धातुको गिलासको क्षेत्रमा ठूलो प्रगति भएको छ। तिनीहरू रोचक गुणहरू भएका नयाँ सामग्रीहरू हुन् जुन ठोस-अवस्था भौतिकीमा मात्र होइन, तर धातु विज्ञान, सतह रसायन विज्ञान, प्रविधि, जीवविज्ञान र अन्य धेरै क्षेत्रहरूमा पनि रुचि राख्छन्। यो नयाँ प्रकारको सामग्रीले ठोस धातुहरूबाट फरक गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ, जसले यसलाई विभिन्न क्षेत्रहरूमा प्राविधिक अनुप्रयोगहरूको लागि एक रोचक उम्मेदवार बनाउँछ। तिनीहरूसँग केही महत्त्वपूर्ण गुणहरू छन्; (i) उच्च यांत्रिक लचकता र उपज शक्ति, (ii) उच्च चुम्बकीय पारगम्यता, (iii) कम जबरजस्ती, (iv) असामान्य जंग प्रतिरोध, (v) तापमान स्वतन्त्रता 6,7 को चालकता।
मेकानिकल एलोयिङ (MA)१,८ एक अपेक्षाकृत नयाँ प्रविधि हो, जुन पहिलो पटक १९८३९ मा प्रो. सीसी कक र सहकर्मीहरूले प्रस्तुत गरेका थिए। तिनीहरूले कोठाको तापक्रमको धेरै नजिकको परिवेशको तापक्रममा शुद्ध तत्वहरूको मिश्रणलाई पीसेर आकारहीन Ni60Nb40 पाउडरहरू तयार पारे। सामान्यतया, MA प्रतिक्रिया रिएक्टरमा रिएक्टेन्ट सामग्री पाउडरहरूको डिफ्युसिभ कपलिंगको बीचमा गरिन्छ, जुन सामान्यतया स्टेनलेस स्टीलबाट बनेको हुन्छ र बल मिल १० (चित्र १a, b) मा हुन्छ। त्यसबेलादेखि, यो यान्त्रिक रूपमा प्रेरित ठोस-अवस्था प्रतिक्रिया प्रविधि कम (चित्र १c) र उच्च ऊर्जा बल मिलहरू, साथै रड मिलहरू ११,१२,१३,१४,१५, १६ प्रयोग गरेर नयाँ आकारहीन/धातु गिलास मिश्र धातु पाउडरहरू तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ। विशेष गरी, यो विधि Cu-Ta१७ जस्ता अमिश्रित प्रणालीहरू, साथै उच्च पग्लने बिन्दु मिश्र धातुहरू जस्तै Al-ट्रान्जिसन धातु प्रणालीहरू (TM; Zr, Hf, Nb र Ta)१८,१९ र Fe-W20 तयार गर्न प्रयोग गरिएको छ, जुन परम्परागत तयारी मार्गहरू प्रयोग गरेर प्राप्त गर्न सकिँदैन। यसबाहेक, MA लाई धातु अक्साइड, कार्बाइड, नाइट्राइड, हाइड्राइड, कार्बनको औद्योगिक-स्तरीय न्यानोक्रिस्टलाइन र न्यानोकम्पोजिट पाउडर कणहरूको तयारीको लागि सबैभन्दा शक्तिशाली न्यानोटेक्नोलोजी उपकरणहरू मध्ये एक मानिन्छ। नानोट्यूब, नानोडायमन्ड, साथै माथि-तल दृष्टिकोण १ र मेटास्टेबल चरणहरू मार्फत व्यापक स्थिरीकरण।
यस अध्ययनमा Cu50(Zr50−xNix) धातु गिलास (MG) कोटिंग/SUS 304 तयार गर्न प्रयोग गरिएको निर्माण विधि देखाउने योजनाबद्ध। (a) कम ऊर्जा बल मिलिङ प्रविधि प्रयोग गरेर विभिन्न Ni सांद्रता x (x; 10, 20, 30 र 40 at.%) भएका MG मिश्र धातु पाउडरहरूको तयारी। (a) सुरुवाती सामग्रीलाई उपकरण स्टील बलहरूसँग उपकरण सिलिन्डरमा लोड गरिन्छ, र (b) He वायुमण्डलले भरिएको पन्जा बक्समा बन्द गरिन्छ। (c) ग्राइन्डिङको क्रममा बल गति चित्रण गर्ने ग्राइन्डिङ भाँडाको पारदर्शी मोडेल। ५० घण्टा पछि प्राप्त पाउडरको अन्तिम उत्पादनलाई चिसो स्प्रे विधि (d) प्रयोग गरेर SUS 304 सब्सट्रेट कोट गर्न प्रयोग गरिएको थियो।
जब थोक सामग्री सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को कुरा आउँछ, सतह इन्जिनियरिङमा सतहहरू (सब्सट्रेटहरू) को डिजाइन र परिमार्जन समावेश हुन्छ जसले मूल थोक सामग्रीमा समावेश नभएका निश्चित भौतिक, रासायनिक र प्राविधिक गुणहरू प्रदान गर्दछ। सतह उपचारद्वारा प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सकिने केही गुणहरूमा घर्षण प्रतिरोध, अक्सिडेशन र जंग प्रतिरोध, घर्षण गुणांक, जैविक-जडता, विद्युतीय गुणहरू, र थर्मल इन्सुलेशन समावेश छन्। धातुकर्म, मेकानिकल वा रासायनिक प्रविधिहरू प्रयोग गरेर सतहको गुणस्तर सुधार गर्न सकिन्छ। एक प्रसिद्ध प्रक्रियाको रूपमा, कोटिंगलाई केवल अर्को सामग्रीबाट बनेको थोक वस्तु (सब्सट्रेट) को सतहमा कृत्रिम रूपमा जम्मा गरिएको सामग्रीको एकल वा धेरै तहहरूको रूपमा परिभाषित गरिन्छ। यसरी, कोटिंगहरू आंशिक रूपमा केही इच्छित प्राविधिक वा सजावटी गुणहरू प्राप्त गर्न प्रयोग गरिन्छ, साथै वरपरको वातावरणसँग अपेक्षित रासायनिक र भौतिक अन्तरक्रियाबाट सामग्रीहरूलाई जोगाउन प्रयोग गरिन्छ।
केही माइक्रोमिटर (१०-२० माइक्रोमिटरभन्दा कम) देखि ३० माइक्रोमिटरभन्दा बढी वा केही मिलिमिटरसम्मको मोटाई भएका उपयुक्त सतह सुरक्षा तहहरू जम्मा गर्न, धेरै विधिहरू र प्रविधिहरू लागू गर्न सकिन्छ। सामान्यतया, कोटिंग प्रक्रियाहरूलाई दुई वर्गमा विभाजन गर्न सकिन्छ: (i) इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रोलेस प्लेटिङ, र हट-डिप ग्याल्भेनाइजिङ विधिहरू सहित भिजेको कोटिंग विधिहरू, र (ii) ब्रेजिङ, सतह, भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD), रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD), थर्मल स्प्रे प्रविधिहरू र हालसालै चिसो स्प्रे प्रविधिहरू २४ (चित्र १d) सहित सुख्खा कोटिंग विधिहरू।
बायोफिल्महरूलाई माइक्रोबियल समुदायको रूपमा परिभाषित गरिन्छ जुन सतहहरूमा अपरिवर्तनीय रूपमा जोडिएका हुन्छन् र स्व-उत्पादित बाह्य कोशिकीय पोलिमरहरू (EPS) ले घेरिएका हुन्छन्। सतही रूपमा परिपक्व बायोफिल्म गठनले खाद्य उद्योग, पानी प्रणाली, र स्वास्थ्य सेवा वातावरण सहित धेरै औद्योगिक क्षेत्रहरूमा महत्त्वपूर्ण क्षति निम्त्याउन सक्छ। मानवहरूमा, जब बायोफिल्महरू बन्छन्, माइक्रोबियल संक्रमण (एन्टेरोब्याक्टेरियासी र स्टेफिलोकोकी सहित) को 80% भन्दा बढी केसहरू उपचार गर्न गाह्रो हुन्छ। यसबाहेक, परिपक्व बायोफिल्महरू प्लान्क्टोनिक ब्याक्टेरिया कोशिकाहरूको तुलनामा एन्टिबायोटिक उपचारको लागि 1000 गुणा बढी प्रतिरोधी भएको रिपोर्ट गरिएको छ, जुन एक प्रमुख उपचारात्मक चुनौती मानिन्छ। परम्परागत जैविक यौगिकहरूबाट व्युत्पन्न एन्टिमाइक्रोबियल सतह कोटिंग सामग्रीहरू ऐतिहासिक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। यद्यपि त्यस्ता सामग्रीहरूमा प्रायः विषाक्त घटकहरू हुन्छन् जुन मानिसहरूको लागि सम्भावित रूपमा जोखिमपूर्ण हुन्छन्, 25,26 यसले ब्याक्टेरियाको प्रसारण र सामग्री विनाशबाट बच्न मद्दत गर्न सक्छ।
बायोफिल्म गठनको कारणले गर्दा एन्टिबायोटिक उपचारहरूमा ब्याक्टेरियाको व्यापक प्रतिरोधले प्रभावकारी एन्टिमाइक्रोबियल झिल्ली-लेपित सतह विकास गर्न आवश्यक भएको छ जुन सुरक्षित रूपमा लागू गर्न सकिन्छ27। भौतिक वा रासायनिक एन्टी-एडहेरेन्ट सतहको विकास जसमा ब्याक्टेरिया कोषहरूलाई आसंजनको कारणले बायोफिल्महरू बाँध्न र निर्माण गर्न रोकिन्छ, यो प्रक्रियामा पहिलो दृष्टिकोण हो27। दोस्रो प्रविधि भनेको कोटिंगहरू विकास गर्नु हो जसले एन्टिमाइक्रोबियल रसायनहरूलाई आवश्यक पर्ने ठाउँमा, अत्यधिक केन्द्रित र अनुकूलित मात्रामा डेलिभर गर्न सक्षम बनाउँछ। यो ग्राफिन/जर्मेनियम28, कालो हीरा29 र ZnO-डोप गरिएको हीरा-जस्तो कार्बन कोटिंग्स30 जस्ता अद्वितीय कोटिंग सामग्रीहरू विकास गरेर प्राप्त गरिन्छ जुन ब्याक्टेरिया प्रतिरोधी हुन्छन्, बायोफिल्म गठनको कारणले विषाक्तता र प्रतिरोध विकासलाई अधिकतम बनाउने प्रविधि उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। थप रूपमा, ब्याक्टेरिया प्रदूषणबाट दीर्घकालीन सुरक्षा प्रदान गर्न सतहहरूमा कीटाणुनाशक रसायनहरू समावेश गर्ने कोटिंगहरू लोकप्रिय हुँदै गइरहेका छन्। यद्यपि सबै तीन प्रक्रियाहरू लेपित सतहहरूमा एन्टिमाइक्रोबियल प्रभावहरू उत्पादन गर्न सक्षम छन्, तिनीहरू प्रत्येकको आफ्नै सीमितताहरूको सेट छ जुन अनुप्रयोग रणनीतिहरू विकास गर्दा विचार गर्नुपर्छ।
हाल बजारमा रहेका उत्पादनहरूलाई जैविक रूपमा सक्रिय सामग्रीहरूको लागि सुरक्षात्मक कोटिंग्सको विश्लेषण र परीक्षण गर्न अपर्याप्त समयले बाधा पुर्‍याउँछ। कम्पनीहरूले दाबी गर्छन् कि तिनीहरूका उत्पादनहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई वांछनीय कार्यात्मक पक्षहरू प्रदान गर्नेछन्; यद्यपि, यो हाल बजारमा रहेका उत्पादनहरूको सफलताको लागि बाधा बनेको छ। चाँदीबाट प्राप्त यौगिकहरू उपभोक्ताहरूका लागि उपलब्ध धेरैजसो एन्टिमाइक्रोबियल थेरापीहरूमा प्रयोग गरिन्छ। यी उत्पादनहरू प्रयोगकर्ताहरूलाई सूक्ष्मजीवहरूको सम्भावित खतरनाक प्रभावहरूबाट जोगाउन विकसित गरिएका छन्। चाँदीका यौगिकहरूको ढिलाइ भएको एन्टिमाइक्रोबियल प्रभाव र सम्बन्धित विषाक्तताले अनुसन्धानकर्ताहरूलाई कम हानिकारक विकल्प विकास गर्न दबाब बढाउँछ36,37। घर भित्र र बाहिर काम गर्ने विश्वव्यापी एन्टिमाइक्रोबियल कोटिंग सिर्जना गर्नु अझै पनि एक चुनौतीपूर्ण कार्य साबित भइरहेको छ। यो स्वास्थ्य र सुरक्षा दुवैको लागि सम्बन्धित जोखिमहरूको कारणले हो।मानिसहरूको लागि कम हानिकारक एन्टिमाइक्रोबियल एजेन्ट पत्ता लगाउनु र यसलाई लामो शेल्फ लाइफको साथ कोटिंग सब्सट्रेटहरूमा कसरी समावेश गर्ने भनेर पत्ता लगाउनु एक अत्यधिक खोजी गरिएको लक्ष्य हो38।नवीनतम एन्टिमाइक्रोबियल र एन्टी-बायोफिल्म सामग्रीहरू प्रत्यक्ष सम्पर्क मार्फत वा सक्रिय एजेन्ट रिलिज भएपछि नजिकको दायरामा ब्याक्टेरियालाई मार्न डिजाइन गरिएको हो।तिनीहरूले प्रारम्भिक ब्याक्टेरिया आसंजनलाई रोकेर (सतहमा प्रोटीन तहको गठनको प्रतिरोध सहित) वा कोशिका भित्तामा हस्तक्षेप गरेर ब्याक्टेरियालाई मारेर यो गर्न सक्छन्।
मौलिक रूपमा, सतह कोटिंग भनेको सतह-सम्बन्धित गुणहरू बढाउनको लागि घटकको सतहमा अर्को तह राख्ने प्रक्रिया हो। सतह कोटिंगको लक्ष्य घटकको नजिकको सतह क्षेत्रको सूक्ष्म संरचना र/वा संरचनालाई अनुकूलित गर्नु हो। सतह कोटिंग प्रविधिहरूलाई विभिन्न विधिहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जुन चित्र २a मा संक्षेप गरिएको छ। कोटिंगहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको विधिमा निर्भर गर्दै, थर्मल, रासायनिक, भौतिक र इलेक्ट्रोकेमिकल कोटीहरूमा विभाजित गर्न सकिन्छ।
(क) सतहको लागि प्रयोग गरिने मुख्य निर्माण प्रविधिहरू देखाउने इनसेट, र (ख) चिसो स्प्रे प्रविधिको चयन गरिएका फाइदा र बेफाइदाहरू।
चिसो स्प्रे प्रविधिले परम्परागत थर्मल स्प्रे विधिहरूसँग धेरै समानताहरू साझा गर्दछ। यद्यपि, त्यहाँ केही प्रमुख आधारभूत गुणहरू पनि छन् जसले चिसो स्प्रे प्रक्रिया र चिसो स्प्रे सामग्रीहरूलाई विशेष रूपमा अद्वितीय बनाउँछ। चिसो स्प्रे प्रविधि अझै पनि यसको प्रारम्भिक चरणमा छ, तर यसको उज्ज्वल भविष्य छ। केही अनुप्रयोगहरूमा, चिसो स्प्रेको अद्वितीय गुणहरूले विशिष्ट थर्मल स्प्रे विधिहरूको अन्तर्निहित सीमितताहरूलाई पार गर्दै ठूलो फाइदाहरू प्रदान गर्दछ। यसले परम्परागत थर्मल स्प्रे प्रविधिको महत्त्वपूर्ण सीमितताहरू पार गर्ने तरिका प्रदान गर्दछ, जसको समयमा पाउडरलाई सब्सट्रेटमा जम्मा गर्न पग्लनु पर्छ। स्पष्ट रूपमा, यो परम्परागत कोटिंग प्रक्रिया न्यानोक्रिस्टल, न्यानोपार्टिकल्स, अनाकार र धातु चश्मा जस्ता धेरै तापक्रम-संवेदनशील सामग्रीहरूको लागि उपयुक्त छैन40, 41, 42। यसबाहेक, थर्मल स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूले सधैं उच्च स्तरको पोरोसिटी र अक्साइडहरू प्रदर्शन गर्दछ। चिसो स्प्रे प्रविधिको थर्मल स्प्रे प्रविधिको तुलनामा धेरै महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू छन्, जस्तै (i) सब्सट्रेटमा न्यूनतम ताप इनपुट, (ii) सब्सट्रेट कोटिंग विकल्पहरूमा लचिलोपन, (iii) चरण रूपान्तरण र अन्न वृद्धिको अनुपस्थिति, (iv) उच्च बन्धन शक्ति1,39 (चित्र 2b)। थप रूपमा, चिसो स्प्रे कोटिंग सामग्रीहरूमा उच्च जंग प्रतिरोध, उच्च शक्ति र कठोरता, उच्च विद्युत चालकता र उच्च घनत्व हुन्छ। चिसो स्प्रे प्रक्रियाका फाइदाहरूको विपरीत, चित्र २b मा देखाइए अनुसार यो प्रविधि प्रयोग गर्दा अझै पनि केही बेफाइदाहरू छन्। Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, आदि जस्ता शुद्ध सिरेमिक पाउडरहरू कोटिंग गर्दा, चिसो स्प्रे विधि प्रयोग गर्न सकिँदैन। अर्कोतर्फ, सिरेमिक/धातु कम्पोजिट पाउडरहरू कोटिंगहरूको लागि कच्चा मालको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। अन्य थर्मल स्प्रे विधिहरूको लागि पनि यही कुरा लागू हुन्छ। जटिल सतहहरू र भित्री पाइप सतहहरू अझै पनि स्प्रे गर्न गाह्रो छन्।
हालको कामले कच्चा कोटिंग सामग्रीको रूपमा धातुको गिलास पाउडर प्रयोग गर्ने लक्ष्य राखेको हुनाले, यो उद्देश्यका लागि परम्परागत थर्मल स्प्रेइङ प्रयोग गर्न सकिँदैन भन्ने कुरा स्पष्ट छ। यो किनभने धातुको गिलास पाउडरहरू उच्च तापक्रममा क्रिस्टलाइज हुन्छन्।
चिकित्सा र खाद्य उद्योगहरूमा प्रयोग हुने अधिकांश उपकरणहरू अस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुहरू (SUS316 र SUS304) बाट बनेका हुन्छन् जसमा शल्यक्रिया उपकरणहरूको उत्पादनको लागि क्रोमियम सामग्री १२ देखि २० wt% सम्म हुन्छ। यो सामान्यतया स्वीकार गरिएको छ कि स्टील मिश्र धातुहरूमा मिश्र धातु तत्वको रूपमा क्रोमियम धातुको प्रयोगले मानक स्टील मिश्र धातुहरूको जंग प्रतिरोधमा धेरै सुधार गर्न सक्छ। स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुहरू, तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधको बावजुद, महत्त्वपूर्ण एन्टिमाइक्रोबियल गुणहरू प्रदर्शन गर्दैनन्38,39। यो तिनीहरूको उच्च जंग प्रतिरोधसँग विपरित छ। यस पछि, संक्रमण र सूजनको विकासको भविष्यवाणी गर्न सकिन्छ, जुन मुख्यतया स्टेनलेस स्टील बायोमटेरियलहरूको सतहमा ब्याक्टेरिया आसंजन र उपनिवेशीकरणको कारणले हुन्छ। ब्याक्टेरिया आसंजन र बायोफिल्म गठन मार्गहरूसँग सम्बन्धित महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरूको कारणले महत्त्वपूर्ण कठिनाइहरू उत्पन्न हुन सक्छन्, जसले स्वास्थ्य बिग्रन सक्छ, जसका धेरै परिणामहरू हुन सक्छन् जसले प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष रूपमा मानव स्वास्थ्यलाई असर गर्न सक्छन्।
यो अध्ययन कुवेत फाउन्डेसन फर द एडभान्समेन्ट अफ साइन्स (KFAS), अनुबंध नम्बर २०१०-५५०४०१ द्वारा वित्त पोषित परियोजनाको पहिलो चरण हो, जसले एन्टिब्याक्टेरियल फिल्म/SUS304 सतह सुरक्षा कोटिंगको उत्पादनको लागि MA प्रविधि (तालिका १) प्रयोग गरेर धातुको गिलासयुक्त Cu-Zr-Ni टर्नरी पाउडर उत्पादन गर्ने सम्भाव्यताको अनुसन्धान गर्दछ। जनवरी २०२३ मा सुरु हुने परियोजनाको दोस्रो चरणले प्रणालीको इलेक्ट्रोकेमिकल जंग विशेषताहरू र मेकानिकल गुणहरूको विस्तृत रूपमा जाँच गर्नेछ। विभिन्न ब्याक्टेरिया प्रजातिहरूको लागि विस्तृत सूक्ष्मजीव परीक्षणहरू गरिनेछ।
यस पेपरमा, गिलास गठन क्षमता (GFA) मा Zr मिश्र धातु तत्व सामग्रीको प्रभावको बारेमा रूपात्मक र संरचनात्मक विशेषताहरूको आधारमा छलफल गरिएको छ। यसको अतिरिक्त, लेपित धातु गिलास पाउडर कोटिंग/SUS304 कम्पोजिटको जीवाणुरोधी गुणहरूको बारेमा पनि छलफल गरिएको थियो। यसबाहेक, बनावटी धातु गिलास प्रणालीहरूको सबकूल्ड तरल क्षेत्र भित्र चिसो स्प्रेइङको क्रममा हुने धातु गिलास पाउडरहरूको संरचनात्मक रूपान्तरणको सम्भावनाको अनुसन्धान गर्न हालको काम गरिएको छ। प्रतिनिधि उदाहरणको रूपमा, यस अध्ययनमा Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr20Ni30 धातु गिलास मिश्र धातुहरू प्रयोग गरिएको छ।
यस खण्डमा, कम ऊर्जा बल मिलिङमा एलिमेन्टल Cu, Zr र Ni पाउडरहरूको रूपात्मक परिवर्तनहरू प्रस्तुत गरिएका छन्। उदाहरणका लागि, Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 मिलेर बनेको दुई फरक प्रणालीहरूलाई प्रतिनिधि उदाहरणको रूपमा प्रयोग गरिनेछ। MA प्रक्रियालाई तीन फरक चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ, जुन ग्राइन्डिङ चरणको समयमा उत्पादित पाउडरको मेटलोग्राफिक विशेषताद्वारा देखाइएको छ (चित्र ३)।
बल मिलिङ समयको विभिन्न चरणहरू पछि प्राप्त हुने मेकानिकल मिश्र धातु (MA) पाउडरहरूको मेटलोग्राफिक विशेषताहरू। ३, १२ र ५० घण्टाको कम ऊर्जा बल मिलिङ समय पछि प्राप्त हुने MA र Cu50Zr40Ni10 पाउडरहरूको फिल्ड उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) छविहरू Cu50Zr20Ni30 प्रणालीको लागि (a), (c) र (e) मा देखाइएका छन्, जबकि उही MA मा समय पछि लिइएका Cu50Zr40Ni10 प्रणालीको सम्बन्धित छविहरू (b), (d) र (f) मा देखाइएका छन्।
बल मिलिङको समयमा, धातुको पाउडरमा स्थानान्तरण गर्न सकिने प्रभावकारी गतिज ऊर्जा चित्र १a मा देखाइए अनुसार प्यारामिटरहरूको संयोजनबाट प्रभावित हुन्छ। यसमा बल र पाउडरहरू बीचको टक्कर, ग्राइन्डिङ मिडियाको बीचमा वा बीचमा अड्किएको पाउडरको कम्प्रेसिभ कियरिङ, खस्ने बलहरूको प्रभाव, चलिरहेको बल मिलिङ मिडियाको बीचमा पाउडर ड्र्यागको कारण कियर र पहिरन, र क्रप लोडहरू मार्फत फैलिएका बलहरूबाट गुज्रने झट्का लहरहरू समावेश छन् (चित्र १a)। MA (३ घन्टा) को प्रारम्भिक चरणमा चिसो वेल्डिङको कारण एलिमेन्टल Cu, Zr, र Ni पाउडरहरू गम्भीर रूपमा विकृत भएका थिए, जसको परिणामस्वरूप ठूला पाउडर कणहरू (>१ मिमी व्यासमा) निस्किए। यी ठूला कम्पोजिट कणहरू मिश्र धातु तत्वहरूको बाक्लो तहहरू (Cu, Zr, Ni) को गठनद्वारा विशेषता हुन्छन्, जस्तै चित्र ३a,b मा देखाइए अनुसार। MA समयलाई १२ घण्टा (मध्यवर्ती चरण) मा बढाउँदा बल मिलको गतिज ऊर्जामा वृद्धि भयो, जसको परिणामस्वरूप मिश्र धातु पाउडरको विघटन मसिनो पाउडरमा (२०० µm भन्दा कम) भयो, जुन चित्र ३c,d मा देखाइएको छ। यस समयमा चरणमा, लागू गरिएको कतरनी बलले चित्र 3c,d मा देखाइए अनुसार, राम्रो Cu, Zr, Ni संकेत तहहरू सहितको नयाँ धातुको सतहको गठन निम्त्याउँछ। तह परिष्करणको परिणामस्वरूप, नयाँ चरणहरू उत्पन्न गर्न फ्लेक्सहरूको इन्टरफेसमा ठोस चरण प्रतिक्रियाहरू हुन्छन्।
MA प्रक्रियाको चरम सीमामा (५० घण्टा पछि), फ्ल्याकी मेटालोग्राफी केवल हल्का देखिन्थ्यो (चित्र ३e,f), तर पाउडरको पालिश गरिएको सतहले मिरर मेटालोग्राफी देखाएको थियो। यसको अर्थ MA प्रक्रिया पूरा भएको छ र एकल प्रतिक्रिया चरणको सिर्जना भएको छ। चित्र ३e (I, II, III), f, v, vi) मा अनुक्रमित क्षेत्रहरूको मौलिक संरचना ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) (IV) सँग मिलेर क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-SEM) प्रयोग गरेर निर्धारण गरिएको थियो।
तालिका २ मा, मिश्र धातु तत्वहरूको मौलिक सांद्रता चित्र ३e,f मा चयन गरिएको प्रत्येक क्षेत्रको कुल भारको प्रतिशतको रूपमा देखाइएको छ। तालिका १ मा सूचीबद्ध Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr40Ni10 को सुरुवाती नाममात्र रचनाहरूसँग यी परिणामहरूको तुलना गर्दा, यो देख्न सकिन्छ कि यी दुई अन्तिम उत्पादनहरूको रचनाहरूको नाममात्र रचनाहरूसँग धेरै समान मानहरू छन्। यसबाहेक, चित्र ३e,f मा सूचीबद्ध क्षेत्रहरूको लागि सापेक्ष घटक मानहरूले प्रत्येक नमूनाको एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रको संरचनामा महत्त्वपूर्ण गिरावट वा उतार-चढावलाई संकेत गर्दैन। यो तथ्यले प्रमाणित गर्दछ कि एक क्षेत्रबाट अर्को क्षेत्रको संरचनामा कुनै परिवर्तन छैन। यसले तालिका २ मा देखाइए अनुसार समरूप मिश्र धातु पाउडरको उत्पादनलाई औंल्याउँछ।
चित्र ४a–d मा देखाइए अनुसार, अन्तिम उत्पादन Cu50(Zr50−xNix) पाउडरको FE-SEM माइक्रोग्राफहरू ५० MA पटक पछि प्राप्त गरियो, जहाँ x क्रमशः १०, २०, ३० र ४० at.% छ। यो मिलिङ चरण पछि, पाउडर भ्यान डेर वाल्स प्रभावको कारणले जम्मा हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप चित्र ४ मा देखाइए अनुसार ७३ देखि १२६ nm सम्मको व्यास भएका अति सूक्ष्म कणहरू मिलेर ठूला जम्मा हुन्छन्।
५० घण्टाको MA समय पछि प्राप्त Cu50(Zr50−xNix) पाउडरहरूको रूपात्मक विशेषताहरू। Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 प्रणालीहरूको लागि, ५० MA समय पछि प्राप्त पाउडरहरूको FE-SEM छविहरू क्रमशः (a), (b), (c) र (d) मा देखाइएका छन्।
पाउडरहरूलाई चिसो स्प्रे फिडरमा लोड गर्नु अघि, तिनीहरूलाई पहिले विश्लेषणात्मक ग्रेड इथेनॉलमा १५ मिनेटको लागि सोनिकेट गरिएको थियो र त्यसपछि १५० डिग्री सेल्सियसमा २ घण्टाको लागि सुकाइएको थियो। कोटिंग प्रक्रियाभरि प्रायः धेरै महत्त्वपूर्ण समस्याहरू निम्त्याउने समूहीकरणलाई सफलतापूर्वक लड्न यो कदम चाल्नु पर्छ। MA प्रक्रिया पूरा भएपछि, मिश्र धातु पाउडरहरूको एकरूपताको अनुसन्धान गर्न थप विशेषताहरू गरिएको थियो। चित्र ५a–d ले क्रमशः ५० घण्टा M समय पछि प्राप्त Cu50Zr30Ni20 मिश्र धातुको Cu, Zr र Ni मिश्र धातु तत्वहरूको FE-SEM माइक्रोग्राफहरू र सम्बन्धित EDS छविहरू देखाउँछ। यो ध्यान दिनुपर्छ कि यस चरण पछि उत्पादित मिश्र धातु पाउडरहरू एकरूप हुन्छन् किनकि तिनीहरूले चित्र ५ मा देखाइए अनुसार उप-न्यानोमिटर स्तरभन्दा बाहिर कुनै पनि संरचनात्मक उतारचढाव देखाउँदैनन्।
FE-SEM/ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) द्वारा ५० MA पटक पछि प्राप्त गरिएको MG Cu50Zr30Ni20 पाउडरको आकार विज्ञान र स्थानीय तत्व वितरण। (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα र (d) Ni-Kα छविहरूको SEM र एक्स-रे EDS म्यापिङ।
५० घण्टाको MA समय पछि प्राप्त यान्त्रिक रूपमा मिश्रित Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 र Cu50Zr20Ni30 पाउडरहरूको XRD ढाँचाहरू क्रमशः चित्र 6a–d मा देखाइएको छ। मिलिङको यस चरण पछि, फरक Zr सांद्रता भएका सबै नमूनाहरूले चित्र 6 मा देखाइएको विशेषता हेलो प्रसार ढाँचाहरू सहितको आकारहीन संरचनाहरू देखाए।
५० घण्टाको MA समय पछि (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 र (d) Cu50Zr20Ni30 पाउडरहरूको XRD ढाँचाहरू। अपवाद बिना सबै नमूनाहरूले हेलो डिफ्यूजन ढाँचा देखाए, जसले अनाकार चरणको गठनलाई संकेत गर्दछ।
विभिन्न MA समयमा बल मिलिङबाट उत्पन्न हुने पाउडरहरूको संरचनात्मक परिवर्तनहरू अवलोकन गर्न र स्थानीय संरचना बुझ्न फिल्ड उत्सर्जन उच्च-रिजोल्युसन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM) प्रयोग गरिएको थियो। Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr40Ni10 पाउडरहरूको लागि मिलिङको प्रारम्भिक (6 घण्टा) र मध्यवर्ती (18 घण्टा) चरणहरू पछि प्राप्त पाउडरहरूको FE-HRTEM छविहरू क्रमशः चित्र 7a,c मा देखाइएको छ। MA 6 घण्टा पछि उत्पादित पाउडरको उज्ज्वल क्षेत्र छवि (BFI) अनुसार, पाउडर fcc-Cu, hcp-Zr र fcc-Ni तत्वहरूको राम्रोसँग परिभाषित सीमाहरू भएका ठूला अन्नहरू मिलेर बनेको छ, र प्रतिक्रिया चरण गठन भएको कुनै संकेत छैन, जस्तै चित्र 7a मा देखाइएको छ। यसबाहेक, (a) को मध्य क्षेत्रबाट लिइएको सहसम्बन्धित चयन गरिएको क्षेत्र विवर्तन ढाँचा (SADP) ले cusp विवर्तन ढाँचा (चित्र 7b) प्रकट गर्‍यो, जसले ठूला क्रिस्टलाइटहरूको उपस्थिति र प्रतिक्रियाशील चरणको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।
प्रारम्भिक (६ घण्टा) र मध्यवर्ती (१८ घण्टा) चरणहरू पछि प्राप्त MA पाउडरको स्थानीय संरचनात्मक विशेषता। (क) क्षेत्र उत्सर्जन उच्च रिजोल्युसन प्रसारण इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FE-HRTEM), र (ख) ६ घण्टाको लागि MA उपचार पछि Cu50Zr30Ni20 पाउडरको सम्बन्धित चयन गरिएको क्षेत्र विवर्तन ढाँचा (SADP)। १८ घण्टाको MA समय पछि प्राप्त Cu50Zr40Ni10 को FE-HRTEM छवि (c) मा देखाइएको छ।
चित्र ७c मा देखाइएझैं, MA अवधि १८ घण्टासम्म विस्तार गर्दा प्लास्टिक विकृतिसँगै गम्भीर जाली दोषहरू देखा परे। MA प्रक्रियाको यस मध्यवर्ती चरणमा, पाउडरले स्ट्याकिङ दोषहरू, जाली दोषहरू, र बिन्दु दोषहरू (चित्र ७) सहित विभिन्न दोषहरू प्रदर्शन गर्दछ। यी दोषहरूले ठूला दानाहरूलाई तिनीहरूको दाना सीमाहरूमा २० nm भन्दा कम आकार भएका उप-दानाहरूमा विभाजित गर्दछ (चित्र ७c)।
३६ घण्टा MA समयको लागि मिल गरिएको Cu50Z30Ni20 पाउडरको स्थानीय संरचनामा चित्र ८a मा देखाइए अनुसार, अनाकार फाइन म्याट्रिक्समा एम्बेड गरिएको अल्ट्राफाइन न्यानोग्रेनको गठन हुन्छ। स्थानीय EDS विश्लेषणले चित्र ८a मा देखाइएका ती न्यानोक्लस्टरहरू प्रशोधन नगरिएका Cu, Zr र Ni पाउडर मिश्र धातु तत्वहरूसँग सम्बन्धित रहेको संकेत गरेको छ। एकै समयमा, म्याट्रिक्सको Cu सामग्री ~३२ at.% (लीन क्षेत्र) बाट ~७४ at.% (समृद्ध क्षेत्र) मा उतारचढाव भयो, जसले विषम उत्पादनहरूको गठनलाई संकेत गर्दछ। यसबाहेक, यस चरणमा मिलिङ पछि प्राप्त पाउडरहरूको सम्बन्धित SADP हरूले अनाकार चरणको हेलो-डिफ्युजिङ प्राथमिक र माध्यमिक रिंगहरू देखाउँछन्, जुन ती कच्चा मिश्र धातु तत्वहरूसँग सम्बन्धित तीखो बिन्दुहरूसँग ओभरल्याप हुन्छन्, चित्र ८b मा देखाइए अनुसार।
३६ घण्टा-Cu50Zr30Ni20 पाउडर न्यानोस्केल भन्दा बाहिर स्थानीय संरचनात्मक सुविधाहरू। (a) उज्यालो क्षेत्र छवि (BFI) र सम्बन्धित (b) ३६ घण्टा MA समयको लागि मिलिंग पछि प्राप्त Cu50Zr30Ni20 पाउडरको SADP।
MA प्रक्रियाको अन्त्यतिर (५० घन्टा), Cu50(Zr50−xNix), X; १०, २०, ३० र ४० at.% पाउडरहरूमा चित्र ९a–d मा देखाइए अनुसार सधैं भूलभुलैयाँ आकारहीन चरण आकारविज्ञान हुन्छ। प्रत्येक संरचनाको सम्बन्धित SADP मा, न त बिन्दु-जस्तो विवर्तन न त तीखो कुण्डलीय ढाँचाहरू पत्ता लगाउन सकियो। यसले संकेत गर्दछ कि कुनै अप्रशोधित क्रिस्टलीय धातु उपस्थित छैन, बरु एक आकारहीन मिश्र धातु पाउडर बनेको छ। हेलो प्रसार ढाँचाहरू देखाउने यी सहसम्बन्धित SADP हरू पनि अन्तिम उत्पादन सामग्रीमा आकारहीन चरणहरूको विकासको लागि प्रमाणको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।
MG Cu50 (Zr50−xNix) प्रणालीको अन्तिम उत्पादनको स्थानीय संरचना। FE-HRTEM र (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 र (d) Cu50Zr10Ni40 को सहसम्बन्धित न्यानोबीम विवर्तन ढाँचाहरू (NBDP) MA को ५० घण्टा पछि प्राप्त भयो।
आकारहीन Cu50(Zr50−xNix) प्रणालीको Ni सामग्री (x) को कार्यको रूपमा गिलास संक्रमण तापमान (Tg), सबकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx) र क्रिस्टलाइजेसन तापमान (Tx) को थर्मल स्थिरता He ग्यास प्रवाह अन्तर्गत गुणहरूको भिन्न स्क्यानिङ क्यालोरीमेट्री (DSC) प्रयोग गरेर अनुसन्धान गरिएको छ। MA समय ५० घण्टा पछि प्राप्त Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 र Cu50Zr10Ni40 आकारहीन मिश्र धातु पाउडरहरूको DSC ट्रेसहरू क्रमशः चित्र १०a, b, e मा देखाइएको छ। जबकि आकारहीन Cu50Zr20Ni30 को DSC वक्र चित्र १०c मा छुट्टाछुट्टै देखाइएको छ। यसैबीच, DSC मा ~७०० °C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूना चित्र १०d मा देखाइएको छ।
५० घण्टाको MA समय पछि प्राप्त Cu50(Zr50−xNix) MG पाउडरहरूको थर्मल स्थिरता, जसलाई गिलास संक्रमण तापमान (Tg), क्रिस्टलाइजेसन तापमान (Tx), र सबकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx) द्वारा अनुक्रमित गरिएको छ। ५० घण्टाको MA समय पछि (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 र (e) Cu50Zr10Ni40 MG मिश्र धातु पाउडरहरूको डिफरेंशियल स्क्यानिङ क्यालोरीमिटर (DSC) थर्मोग्राम। DSC मा ~७०० °C मा तताइएको Cu50Zr30Ni20 नमूनाको एक्स-रे विवर्तन (XRD) ढाँचा (d) मा देखाइएको छ।
चित्र १० मा देखाइएझैं, फरक Ni सांद्रता (x) भएका सबै रचनाहरूको DSC वक्रहरूले दुई फरक केसहरू संकेत गर्दछ, एउटा एन्डोथर्मिक र अर्को एक्सोथर्मिक। पहिलो एन्डोथर्मिक घटना Tg सँग मेल खान्छ, जबकि दोस्रो Tx सँग सम्बन्धित छ। Tg र Tx बीच अवस्थित तेर्सो स्प्यान क्षेत्रलाई सबकूल्ड तरल क्षेत्र (ΔTx = Tx – Tg) भनिन्छ। परिणामहरूले देखाउँछन् कि Cu50Zr40Ni10 नमूना (चित्र 10a) को Tg र Tx, 526°C र 612°C मा राखिएको, सामग्री (x) लाई 20 at.% मा 482°C र 563°C को कम तापक्रम पक्ष तिर सार्छ, क्रमशः Ni सामग्री (x) बढ्दै, चित्र 10b मा देखाइएझैं। फलस्वरूप, Cu50Zr40Ni10 को ΔTx 86°C (चित्र 10a) बाट 81°C मा घट्छ। Cu50Zr30Ni20 (चित्र १०b)। MG Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको लागि, यो पनि अवलोकन गरिएको थियो कि Tg, Tx र ΔTx को मानहरू ४४७°C, ५२६°C र ७९°C (चित्र १०b) को स्तरमा घटेको छ। यसले संकेत गर्दछ कि Ni सामग्रीमा वृद्धिले MG मिश्र धातुको थर्मल स्थिरतामा कमी ल्याउँछ। यसको विपरीत, MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातुको Tg मान (५०७°C) MG Cu50Zr40Ni10 मिश्र धातुको भन्दा कम छ; तैपनि, यसको Tx ले पहिलेको (६१२°C) सँग तुलनात्मक मान देखाउँछ। त्यसकारण, ΔTx ले उच्च मान (८७°C) प्रदर्शन गर्दछ, जस्तै चित्र १०c मा देखाइएको छ।
MG Cu50(Zr50−xNix) प्रणाली, MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातुलाई उदाहरणको रूपमा लिँदै, fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 र orthorhombic-ZrNi (चित्र १०c) को क्रिस्टल चरणहरूमा तीव्र एक्जोथर्मिक शिखर मार्फत क्रिस्टलाइज हुन्छ। यो अनाकार देखि क्रिस्टलीय चरण संक्रमण MG नमूना (चित्र १०d) को XRD द्वारा पुष्टि गरिएको थियो, जुन DSC मा ७०० °C मा तताइएको थियो।
चित्र ११ ले हालको काममा गरिएको चिसो स्प्रे प्रक्रियाको क्रममा खिचिएका तस्बिरहरू देखाउँछ। यस अध्ययनमा, ५० घण्टाको MA समय पछि संश्लेषित धातुको गिलास जस्तो पाउडर कणहरू (उदाहरणको रूपमा Cu50Zr20Ni30 लिँदै) जीवाणुरोधी कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो, र स्टेनलेस स्टील प्लेट (SUS304) चिसो स्प्रेइङ प्रविधिद्वारा लेपित गरिएको थियो। थर्मल स्प्रे प्रविधि श्रृंखलामा कोटिंगको लागि चिसो स्प्रे विधि छनौट गरिएको थियो किनभने यो थर्मल स्प्रे श्रृंखलामा सबैभन्दा कुशल विधि हो र धातु मेटास्टेबल तापमान संवेदनशील सामग्रीहरू जस्तै अमोर्फस र न्यानोक्रिस्टलाइन पाउडरहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, जुन चरण संक्रमणको अधीनमा छैनन्। यो यो विधि छनौट गर्ने मुख्य कारक हो। चिसो स्प्रे प्रक्रिया उच्च-वेग कणहरू प्रयोग गरेर गरिन्छ जसले कणहरूको गतिज ऊर्जालाई सब्सट्रेट वा पहिले जम्मा गरिएका कणहरूसँग प्रभाव पार्दा प्लास्टिक विरूपण, तनाव र तापमा रूपान्तरण गर्दछ।
फिल्ड तस्बिरहरूले ५५० डिग्री सेल्सियसमा MG कोटिंग/SUS ३०४ को लगातार पाँच तयारीहरूको लागि प्रयोग गरिएको चिसो स्प्रे प्रक्रिया देखाउँछन्।
कणहरूको गतिज ऊर्जा, र यसरी कोटिंग गठनमा प्रत्येक कणको गति, प्लास्टिक विरूपण (सब्सट्रेटमा प्रारम्भिक कण र कण-कण अन्तरक्रिया र कण अन्तरक्रिया), शून्यता समेकन, कण-कण परिक्रमा, तनाव र अन्ततः ताप जस्ता संयन्त्रहरू मार्फत ऊर्जाको अन्य रूपहरूमा रूपान्तरण गर्नुपर्छ। यसबाहेक, यदि सबै आगमन गतिज ऊर्जा ताप र तनाव ऊर्जामा रूपान्तरण हुँदैन भने, परिणाम एक लोचदार टक्कर हो, जसको अर्थ कणहरू प्रभाव पछि मात्र फिर्ता उफ्रिन्छन्। यो औंल्याइएको छ कि कण/सब्सट्रेट सामग्रीमा लागू गरिएको प्रभाव ऊर्जाको 90% स्थानीय ताप 40 मा रूपान्तरण हुन्छ। यसबाहेक, जब प्रभाव तनाव लागू गरिन्छ, उच्च प्लास्टिक तनाव दरहरू धेरै छोटो समयमा सम्पर्क कण/सब्सट्रेट क्षेत्रमा प्राप्त गरिन्छ। 41,42।
प्लास्टिक विकृतिलाई सामान्यतया ऊर्जा अपव्ययको प्रक्रिया मानिन्छ, वा अझ स्पष्ट रूपमा, अन्तरमुखीय क्षेत्रमा ताप स्रोत मानिन्छ। यद्यपि, अन्तरमुखीय क्षेत्रमा तापक्रम वृद्धि सामान्यतया अन्तरमुखीय पग्लन उत्पादन गर्न वा आणविक अन्तरप्रसारलाई उल्लेखनीय रूपमा बढावा दिन पर्याप्त हुँदैन। लेखकहरूलाई थाहा भएको कुनै पनि प्रकाशनले चिसो स्प्रे विधिहरू प्रयोग गर्दा हुने पाउडर आसंजन र निक्षेपणमा यी धातुको गिलास पाउडरहरूको गुणहरूको प्रभावको अनुसन्धान गर्दैन।
MG Cu50Zr20Ni30 मिश्र धातु पाउडरको BFI चित्र १२a मा देख्न सकिन्छ, जुन SUS ३०४ सब्सट्रेटमा लेपित गरिएको थियो (चित्र ११, १२b)। चित्रबाट देख्न सकिन्छ, लेपित पाउडरहरूले आफ्नो मौलिक अनाकार संरचना कायम राख्छन् किनकि तिनीहरूसँग कुनै क्रिस्टलीय सुविधाहरू वा जाली दोषहरू बिना नाजुक भूलभुलैया संरचना हुन्छ। अर्कोतर्फ, छविले बाह्य चरणको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जस्तै MG-लेपित पाउडर म्याट्रिक्स (चित्र १२a) मा समावेश गरिएको न्यानोपार्टिकल्स द्वारा सुझाव गरिएको छ। चित्र १२c ले क्षेत्र I (चित्र १२a) सँग सम्बन्धित अनुक्रमित न्यानोबीम विवर्तन ढाँचा (NBDP) चित्रण गर्दछ। चित्र १२c मा देखाइए अनुसार, NBDP ले अनाकार संरचनाको कमजोर हेलो प्रसार ढाँचा प्रदर्शन गर्दछ र क्रिस्टलीय ठूलो घन Zr2Ni मेटास्टेबल प्लस टेट्रागोनल CuO चरणसँग सम्बन्धित तीखो प्याचहरूसँग सहअस्तित्व गर्दछ। स्प्रे गनको नोजलबाट SUS ३०४ मा यात्रा गर्दा CuO को गठन पाउडरको अक्सिडेशनको कारण हुन सक्छ। सुपरसोनिक प्रवाह अन्तर्गत खुला हावा। अर्कोतर्फ, धातुको गिलास पाउडरको विचलनले ५५० डिग्री सेल्सियसमा ३० मिनेटको लागि चिसो स्प्रे उपचार पछि ठूला घन चरणहरूको गठन हासिल गर्‍यो।
(a) (b) SUS 304 सब्सट्रेट (चित्रको इनसेट) मा लेपित MG पाउडरको FE-HRTEM छवि। (a) मा देखाइएको गोलाकार प्रतीकको सूचकांक NBDP (c) मा देखाइएको छ।
ठूला घन Zr2Ni न्यानोपार्टिकल्सको गठनको लागि यो सम्भावित संयन्त्र प्रमाणित गर्न, एक स्वतन्त्र प्रयोग गरिएको थियो। यस प्रयोगमा, पाउडरहरू SUS 304 सब्सट्रेटको दिशामा 550 °C मा स्प्रे गनबाट स्प्रे गरिएको थियो; यद्यपि, पाउडरहरूको एनिलिंग प्रभाव स्पष्ट गर्न, तिनीहरूलाई SUS304 स्ट्रिपबाट सकेसम्म चाँडो (लगभग 60 सेकेन्ड) हटाइयो। प्रयोगहरूको अर्को सेट गरिएको थियो जसमा निक्षेपण पछि लगभग 180 सेकेन्ड पछि सब्सट्रेटबाट पाउडर हटाइयो।
चित्र १३a,b ले क्रमशः ६० सेकेन्ड र १८० सेकेन्डको लागि SUS ३०४ सब्सट्रेटहरूमा जम्मा गरिएका दुई स्प्रे गरिएका सामग्रीहरूको ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (STEM) स्क्यान गरेर प्राप्त गरिएको डार्क फिल्ड छविहरू (DFI) देखाउँछ। ६० सेकेन्डको लागि जम्मा गरिएको पाउडर छविमा कुनै रूपात्मक विवरण छैन, जसले विशेषताहीनता देखाउँछ (चित्र १३a)। यो XRD द्वारा पनि पुष्टि गरिएको थियो, जसले चित्र १४a मा देखाइएको व्यापक प्राथमिक र माध्यमिक विवर्तन अधिकतम द्वारा संकेत गरिए अनुसार यी पाउडरहरूको सामान्य संरचना आकारहीन थियो भनेर संकेत गर्‍यो। यसले मेटास्टेबल/मेसोफेज वर्षाको अनुपस्थितिलाई संकेत गर्दछ, जहाँ पाउडरले यसको मूल आकारहीन संरचना कायम राख्छ। यसको विपरित, उही तापक्रम (५५० डिग्री सेल्सियस) मा स्प्रे गरिएको पाउडर, तर १८० सेकेन्डको लागि सब्सट्रेटमा छोडिएको, चित्र १३b मा तीरहरूले संकेत गरे अनुसार न्यानो-आकारको अन्नको वर्षा देखाएको थियो।