Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் CSS-க்கு குறைந்த ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தைக் காண்பிப்போம்.
நாள்பட்ட தொற்றுகளின் வளர்ச்சியில், குறிப்பாக மருத்துவ சாதனங்கள் சம்பந்தப்பட்டிருக்கும் போது, ​​பயோஃபிலிம்கள் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். இந்த பிரச்சனை மருத்துவ சமூகத்திற்கு ஒரு பெரிய சவாலை முன்வைக்கிறது, ஏனெனில் நிலையான நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகள் பயோஃபிலிம்களை மிகக் குறைந்த அளவிற்கு மட்டுமே அழிக்க முடியும். பயோஃபிலிம் உருவாவதைத் தடுப்பது பல்வேறு பூச்சு முறைகள் மற்றும் புதிய பொருட்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்தது. இந்த முறைகள் பயோஃபிலிம் உருவாவதைத் தடுக்கும் வகையில் மேற்பரப்புகளை பூசுவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. உலோக கண்ணாடி உலோகக் கலவைகள், குறிப்பாக தாமிரம் மற்றும் டைட்டானியம் உலோகங்களைக் கொண்டவை, சிறந்த நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பூச்சுகளாக உருவெடுத்துள்ளன. அதே நேரத்தில், வெப்பநிலை உணர்திறன் கொண்ட பொருட்களை செயலாக்குவதற்கு இது ஒரு பொருத்தமான முறையாக இருப்பதால், குளிர் தெளிப்பு தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு அதிகரித்துள்ளது. இயந்திர கலவை நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மும்முனை Cu-Zr-Ni ஐக் கொண்ட ஒரு புதிய பாக்டீரியா எதிர்ப்பு படல உலோகக் கண்ணாடியை உருவாக்குவதே இந்த ஆய்வின் நோக்கத்தின் ஒரு பகுதியாகும். இறுதி தயாரிப்பை உருவாக்கும் கோளப் பொடி, குறைந்த வெப்பநிலையில் துருப்பிடிக்காத எஃகு மேற்பரப்புகளின் குளிர் தெளிப்பு பூச்சுக்கான மூலப்பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உலோகக் கண்ணாடியால் பூசப்பட்ட அடி மூலக்கூறுகள் துருப்பிடிக்காத எஃகுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்தபட்சம் 1 லாக் பயோஃபிலிம் உருவாவதைக் கணிசமாகக் குறைக்க முடிந்தது.
மனித வரலாறு முழுவதும், எந்தவொரு சமூகமும் அதன் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் புதுமையான பொருட்களை வடிவமைத்து அறிமுகப்படுத்துவதை ஊக்குவிக்க முடிந்தது, இதன் விளைவாக உலகமயமாக்கப்பட்ட பொருளாதாரத்தில் மேம்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் தரவரிசை ஏற்பட்டுள்ளது. ஒரு நாடு அல்லது பிராந்தியத்திலிருந்து மற்றொரு நாடு அல்லது பிராந்தியத்திற்கு சுகாதாரம், கல்வி, தொழில், பொருளாதாரம், கலாச்சாரம் மற்றும் பிற துறைகளில் ஆதாயங்களை அடைய பொருட்கள் மற்றும் புனையமைப்பு உபகரணங்கள் மற்றும் பொருட்கள் உற்பத்தி மற்றும் பண்புக்கூறுகளுக்கான வடிவமைப்புகளை உருவாக்கும் மனித திறனுக்கு இது எப்போதும் காரணமாகும். நாடு அல்லது பிராந்தியத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் முன்னேற்றம் அளவிடப்படுகிறது. 2 60 ஆண்டுகளாக, பொருள் விஞ்ஞானிகள் தங்கள் நேரத்தின் பெரும்பகுதியை ஒரு முக்கிய கவலையில் கவனம் செலுத்துவதற்கு அர்ப்பணித்துள்ளனர்: புதுமையான மற்றும் அதிநவீன பொருட்களைப் பின்தொடர்வது. தற்போதுள்ள பொருட்களின் தரம் மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதிலும், முற்றிலும் புதிய வகை பொருட்களை ஒருங்கிணைத்தல் மற்றும் கண்டுபிடிப்பதிலும் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்தியுள்ளது.
உலோகக் கலவை கூறுகளைச் சேர்ப்பது, பொருள் நுண் கட்டமைப்பை மாற்றியமைத்தல் மற்றும் வெப்ப, இயந்திர அல்லது வெப்ப-இயந்திர செயலாக்க நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவது பல்வேறு பொருட்களின் இயந்திர, வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களை ஏற்படுத்தியுள்ளன. மேலும், இதுவரை கேள்விப்படாத சேர்மங்கள் இந்த கட்டத்தில் வெற்றிகரமாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த தொடர்ச்சியான முயற்சிகள், கூட்டாக மேம்பட்ட பொருட்கள் 2 என அழைக்கப்படும் புதுமையான பொருட்களின் புதிய குடும்பத்தை உருவாக்கியுள்ளன. நானோபடிகங்கள், நானோ துகள்கள், நானோகுழாய்கள், குவாண்டம் புள்ளிகள், பூஜ்ஜிய பரிமாண, உருவமற்ற உலோகக் கண்ணாடிகள் மற்றும் உயர்-என்ட்ரோபி உலோகக் கண்ணாடிகள் ஆகியவை கடந்த நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில் இருந்து உலகில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட மேம்பட்ட பொருட்களின் சில எடுத்துக்காட்டுகள். இறுதி தயாரிப்பில் அல்லது அதன் உற்பத்தியின் இடைநிலை நிலைகளில், உயர்ந்த பண்புகளைக் கொண்ட புதிய உலோகக் கலவைகளை உற்பத்தி செய்து உருவாக்கும் போது, ​​சமநிலையற்ற பிரச்சனை பெரும்பாலும் சேர்க்கப்படுகிறது. சமநிலையிலிருந்து கணிசமாக விலக புதிய புனையமைப்பு நுட்பங்களை செயல்படுத்துவதன் விளைவாக, உலோகக் கண்ணாடிகள் எனப்படும் ஒரு புதிய வகை மெட்டாஸ்டேபிள் உலோகக் கலவைகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன.
1960 ஆம் ஆண்டு கால்டெக்கில் அவர் செய்த பணி, கண்ணாடி Au-25 at.% Si உலோகக் கலவைகளை வினாடிக்கு கிட்டத்தட்ட ஒரு மில்லியன் டிகிரி வேகத்தில் விரைவாக திடப்படுத்துவதன் மூலம் ஒருங்கிணைத்தபோது உலோகக் கலவைகள் என்ற கருத்தில் ஒரு புரட்சியைக் கொண்டு வந்தது. பேராசிரியர் போல் டுவெஸின் கண்டுபிடிப்பு நிகழ்வு உலோகக் கண்ணாடிகளின் (MG) வரலாற்றின் தொடக்கத்தை அறிவித்தது மட்டுமல்லாமல், உலோகக் கலவைகளைப் பற்றி மக்கள் சிந்திக்கும் விதத்தில் ஒரு முன்னுதாரண மாற்றத்திற்கும் வழிவகுத்தது. MG உலோகக் கலவைகளின் தொகுப்பில் ஆரம்பகால முன்னோடி ஆய்வுகள் முதல், கிட்டத்தட்ட அனைத்து உலோகக் கண்ணாடிகளும் பின்வரும் முறைகளில் ஒன்றைப் பயன்படுத்தி முழுமையாக உற்பத்தி செய்யப்பட்டுள்ளன; (i) உருகுதல் அல்லது நீராவியின் விரைவான திடப்படுத்தல், (ii) லட்டியின் அணு ஒழுங்கின்மை, (iii) தூய உலோகக் கூறுகளுக்கு இடையிலான திட-நிலை உருமாற்ற எதிர்வினைகள் மற்றும் (iv) மெட்டாஸ்டேபிள் கட்டங்களின் திட-நிலை மாற்றங்கள்.
படிகங்களுடன் தொடர்புடைய நீண்ட தூர அணு வரிசை இல்லாததால் MGகள் வேறுபடுகின்றன, இது படிகங்களின் வரையறுக்கும் பண்பாகும். இன்றைய உலகில், உலோகக் கண்ணாடித் துறையில் பெரும் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது. அவை திட-நிலை இயற்பியலில் மட்டுமல்ல, உலோகம், மேற்பரப்பு வேதியியல், தொழில்நுட்பம், உயிரியல் மற்றும் பல துறைகளிலும் ஆர்வமுள்ள சுவாரஸ்யமான பண்புகளைக் கொண்ட புதுமையான பொருட்கள். இந்த புதிய வகை பொருள் திட உலோகங்களிலிருந்து தனித்துவமான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது, இது பல்வேறு துறைகளில் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கு ஒரு சுவாரஸ்யமான வேட்பாளராக அமைகிறது. அவை சில முக்கியமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன; (i) அதிக இயந்திர நீர்த்துப்போகும் தன்மை மற்றும் மகசூல் வலிமை, (ii) அதிக காந்த ஊடுருவல், (iii) குறைந்த வற்புறுத்தல், (iv) அசாதாரண அரிப்பு எதிர்ப்பு, (v) வெப்பநிலை சுதந்திரம் 6,7 இன் கடத்துத்திறன்.
இயந்திர உலோகக் கலவை (MA)1,8 என்பது ஒப்பீட்டளவில் புதிய நுட்பமாகும், இது முதன்முதலில் 19839 ஆம் ஆண்டு பேராசிரியர் CC காக் மற்றும் சகாக்களால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. அறை வெப்பநிலைக்கு மிக நெருக்கமான சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் தூய தனிமங்களின் கலவையை அரைத்து உருவமற்ற Ni60Nb40 பொடிகளை அவர்கள் தயாரித்தனர். பொதுவாக, MA வினையானது, ஒரு அணு உலையில் உள்ள வினைப்பொருள் பொடிகளின் பரவல் இணைப்புக்கு இடையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இது பொதுவாக துருப்பிடிக்காத எஃகு மூலம் ஒரு பந்து ஆலை 10 ஆக தயாரிக்கப்படுகிறது (படம் 1a, b). அப்போதிருந்து, இந்த இயந்திரத்தனமாக தூண்டப்பட்ட திட-நிலை வினை நுட்பம், குறைந்த (படம் 1c) மற்றும் அதிக ஆற்றல் கொண்ட பந்து ஆலைகள் மற்றும் தடி ஆலைகளைப் பயன்படுத்தி புதுமையான உருவமற்ற/உலோக கண்ணாடி அலாய் பொடிகளைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குறிப்பாக, இந்த முறை Cu-Ta17 போன்ற கலக்காத அமைப்புகளையும், Al-மாற்ற உலோக அமைப்புகள் (TM; Zr, Hf, Nb மற்றும் Ta)18,19 மற்றும் Fe-W20 போன்ற உயர் உருகுநிலை உலோகக் கலவைகளையும் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இவற்றை வழக்கமான தயாரிப்பு வழிகளைப் பயன்படுத்தி பெற முடியாது. மேலும், உலோக ஆக்சைடுகள், கார்பைடுகள், நைட்ரைடுகள், ஹைட்ரைடுகள், கார்பன் ஆகியவற்றின் தொழில்துறை அளவிலான நானோகிரிஸ்டலின் மற்றும் நானோகலவை தூள் துகள்களைத் தயாரிப்பதற்கான மிகவும் சக்திவாய்ந்த நானோ தொழில்நுட்ப கருவிகளில் ஒன்றாக MA கருதப்படுகிறது. நானோகுழாய்கள், நானோவைரங்கள், அத்துடன் மேலிருந்து கீழ் அணுகுமுறை 1 மற்றும் மெட்டாஸ்டேபிள் நிலைகள் வழியாக பரந்த நிலைப்படுத்தல்.
இந்த ஆய்வில் Cu50(Zr50−xNix) உலோகக் கண்ணாடி (MG) பூச்சு/SUS 304 ஐத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் புனையமைப்பு முறையைக் காட்டும் திட்ட வரைபடம்.(a) குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட பந்து அரைக்கும் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி வெவ்வேறு Ni செறிவுகள் x (x; 10, 20, 30 மற்றும் 40 at.%) கொண்ட MG அலாய் பொடிகளைத் தயாரித்தல்.(a) தொடக்கப் பொருள் கருவி எஃகு பந்துகளுடன் ஒரு கருவி உருளையில் ஏற்றப்பட்டு, (b) He வளிமண்டலத்தால் நிரப்பப்பட்ட கையுறை பெட்டியில் சீல் வைக்கப்படுகிறது.(c) அரைக்கும் போது பந்து இயக்கத்தை விளக்கும் அரைக்கும் பாத்திரத்தின் வெளிப்படையான மாதிரி.50 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட பொடியின் இறுதி தயாரிப்பு குளிர் தெளிப்பு முறையைப் பயன்படுத்தி SUS 304 அடி மூலக்கூறை பூசப் பயன்படுத்தப்பட்டது (d).
மொத்தப் பொருள் மேற்பரப்புகள் (அடி மூலக்கூறுகள்) என்று வரும்போது, ​​மேற்பரப்பு பொறியியல் என்பது அசல் மொத்தப் பொருளில் இல்லாத சில இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப குணங்களை வழங்க மேற்பரப்புகளை (அடி மூலக்கூறுகள்) வடிவமைத்து மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது. மேற்பரப்பு சிகிச்சைகள் மூலம் திறம்பட மேம்படுத்தக்கூடிய சில பண்புகளில் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு, ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பு, உராய்வு குணகம், உயிரியல் செயலற்ற தன்மை, மின் பண்புகள் மற்றும் வெப்ப காப்பு ஆகியவை அடங்கும். உலோகவியல், இயந்திர அல்லது வேதியியல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மேற்பரப்பு தரத்தை மேம்படுத்தலாம். நன்கு அறியப்பட்ட செயல்முறையாக, ஒரு பூச்சு என்பது மற்றொரு பொருளால் செய்யப்பட்ட மொத்தப் பொருளின் (அடி மூலக்கூறு) மேற்பரப்பில் செயற்கையாக டெபாசிட் செய்யப்பட்ட ஒற்றை அல்லது பல அடுக்கு பொருளாக வரையறுக்கப்படுகிறது. இதனால், பூச்சுகள் சில விரும்பிய தொழில்நுட்ப அல்லது அலங்கார பண்புகளை அடையவும், சுற்றியுள்ள சூழலுடன் எதிர்பார்க்கப்படும் வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் தொடர்புகளிலிருந்து பொருட்களைப் பாதுகாக்கவும் ஓரளவு பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
ஒரு சில மைக்ரோமீட்டர்கள் (10-20 மைக்ரோமீட்டருக்குக் கீழே) முதல் 30 மைக்ரோமீட்டர்களுக்கு மேல் அல்லது ஒரு சில மில்லிமீட்டர்கள் வரை தடிமன் கொண்ட பொருத்தமான மேற்பரப்பு பாதுகாப்பு அடுக்குகளை வைப்பதற்காக, பல முறைகள் மற்றும் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தலாம். பொதுவாக, பூச்சு செயல்முறைகளை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: (i) எலக்ட்ரோபிளேட்டிங், எலக்ட்ரோலெஸ் பிளேட்டிங் மற்றும் ஹாட்-டிப் கால்வனைசிங் முறைகள் உள்ளிட்ட ஈரமான பூச்சு முறைகள், மற்றும் (ii) பிரேசிங், சர்ஃபேசிங், இயற்பியல் நீராவி படிவு (PVD), வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD), வெப்ப தெளிப்பு நுட்பங்கள் மற்றும் சமீபத்தில் குளிர் தெளிப்பு நுட்பங்கள் 24 (படம் 1d) உள்ளிட்ட உலர் பூச்சு முறைகள்.
பயோஃபிலிம்கள் என்பது மேற்பரப்புகளுடன் மீளமுடியாத வகையில் இணைக்கப்பட்டு, சுயமாக உற்பத்தி செய்யப்படும் எக்ஸ்ட்ராசெல்லுலர் பாலிமர்களால் (EPS) சூழப்பட்ட நுண்ணுயிர் சமூகங்களாக வரையறுக்கப்படுகின்றன. மேலோட்டமாக முதிர்ந்த பயோஃபிலிம் உருவாக்கம் உணவுத் தொழில், நீர் அமைப்புகள் மற்றும் சுகாதாரச் சூழல்கள் உட்பட பல தொழில்துறை துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க இழப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும். மனிதர்களில், பயோஃபிலிம்கள் உருவாகும்போது, ​​80% க்கும் அதிகமான நுண்ணுயிர் தொற்றுகளுக்கு (என்டோரோபாக்டீரியாசி மற்றும் ஸ்டேஃபிளோகோகி உட்பட) சிகிச்சையளிப்பது கடினம். மேலும், முதிர்ந்த பயோஃபிலிம்கள் பிளாங்க்டோனிக் பாக்டீரியா செல்களை விட ஆண்டிபயாடிக் சிகிச்சைக்கு 1000 மடங்கு அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டவை என்று தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது, இது ஒரு பெரிய சிகிச்சை சவாலாகக் கருதப்படுகிறது. வழக்கமான கரிம சேர்மங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட ஆண்டிமைக்ரோபியல் மேற்பரப்பு பூச்சு பொருட்கள் வரலாற்று ரீதியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இத்தகைய பொருட்களில் பெரும்பாலும் மனிதர்களுக்கு ஆபத்தான நச்சு கூறுகள் இருந்தாலும், 25,26 இது பாக்டீரியா பரவுதல் மற்றும் பொருள் அழிவைத் தவிர்க்க உதவும்.
பயோஃபில்ம் உருவாக்கம் காரணமாக பாக்டீரியாவின் பரவலான எதிர்ப்பு, பாதுகாப்பாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு பயனுள்ள நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு சவ்வு-பூசப்பட்ட மேற்பரப்பை உருவாக்க வேண்டிய அவசியத்திற்கு வழிவகுத்தது27. ஒட்டுதலின் காரணமாக பயோஃபில்ம்களை பிணைத்து உருவாக்க பாக்டீரியா செல்கள் தடுக்கப்படும் ஒரு இயற்பியல் அல்லது வேதியியல் ஒட்டும் எதிர்ப்பு மேற்பரப்பை உருவாக்குவது இந்த செயல்பாட்டில் முதல் அணுகுமுறையாகும்27. இரண்டாவது தொழில்நுட்பம், நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு இரசாயனங்கள் தேவைப்படும் இடங்களில், அதிக செறிவூட்டப்பட்ட மற்றும் வடிவமைக்கப்பட்ட அளவுகளில் துல்லியமாக வழங்கப்பட உதவும் பூச்சுகளை உருவாக்குவதாகும். கிராபெனின்/ஜெர்மானியம்28, கருப்பு வைரம்29 மற்றும் ZnO-டோப் செய்யப்பட்ட வைரம் போன்ற கார்பன் பூச்சுகள்30 போன்ற தனித்துவமான பூச்சுப் பொருட்களை உருவாக்குவதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது, அவை பாக்டீரியாவை எதிர்க்கின்றன, பயோஃபில்ம் உருவாக்கம் காரணமாக நச்சுத்தன்மை மற்றும் எதிர்ப்பு வளர்ச்சியை அதிகப்படுத்தும் தொழில்நுட்பம் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, பாக்டீரியா மாசுபாட்டிலிருந்து நீண்டகால பாதுகாப்பை வழங்க மேற்பரப்புகளில் கிருமி நாசினி இரசாயனங்களை இணைக்கும் பூச்சுகள் மிகவும் பிரபலமாகி வருகின்றன. மூன்று நடைமுறைகளும் பூசப்பட்ட மேற்பரப்புகளில் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு விளைவுகளை உருவாக்கும் திறன் கொண்டவை என்றாலும், அவை ஒவ்வொன்றும் பயன்பாட்டு உத்திகளை உருவாக்கும் போது கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய வரம்புகளின் தொகுப்பைக் கொண்டுள்ளன.
தற்போது சந்தையில் உள்ள தயாரிப்புகள், உயிரியல் ரீதியாக செயல்படும் பொருட்களுக்கான பாதுகாப்பு பூச்சுகளை பகுப்பாய்வு செய்து சோதிக்க போதுமான நேரமின்மையால் தடைபடுகின்றன. நிறுவனங்கள் தங்கள் தயாரிப்புகள் பயனர்களுக்கு விரும்பத்தக்க செயல்பாட்டு அம்சங்களை வழங்கும் என்று கூறுகின்றன; இருப்பினும், தற்போது சந்தையில் உள்ள தயாரிப்புகளின் வெற்றிக்கு இது ஒரு தடையாக உள்ளது. வெள்ளியிலிருந்து பெறப்பட்ட கலவைகள் இப்போது நுகர்வோருக்குக் கிடைக்கும் பெரும்பாலான நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு சிகிச்சைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நுண்ணுயிரிகளின் ஆபத்தான விளைவுகளிலிருந்து பயனர்களைப் பாதுகாக்க இந்த தயாரிப்புகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. வெள்ளி சேர்மங்களின் தாமதமான நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு விளைவு மற்றும் தொடர்புடைய நச்சுத்தன்மை, குறைவான தீங்கு விளைவிக்கும் மாற்றீட்டை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் மீது அழுத்தத்தை அதிகரிக்கிறது36,37. உட்புறத்திலும் வெளியேயும் செயல்படும் உலகளாவிய நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பூச்சு ஒன்றை உருவாக்குவது இன்னும் ஒரு கடினமான பணியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.இது உடல்நலம் மற்றும் பாதுகாப்பு ஆகிய இரண்டிற்கும் தொடர்புடைய ஆபத்துகள் காரணமாகும். மனிதர்களுக்கு குறைவான தீங்கு விளைவிக்கும் ஒரு நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு முகவரைக் கண்டுபிடிப்பது மற்றும் நீண்ட அடுக்கு ஆயுட்காலம் கொண்ட பூச்சு அடி மூலக்கூறுகளில் அதை எவ்வாறு இணைப்பது என்பதைக் கண்டறிவது மிகவும் விரும்பப்படும் குறிக்கோள்38. சமீபத்திய நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு மற்றும் உயிரித் திரைப்பட எதிர்ப்பு பொருட்கள் நேரடி தொடர்பு மூலமாகவோ அல்லது செயலில் உள்ள முகவர் வெளியிடப்பட்ட பின்னரோ, நெருங்கிய வரம்பில் பாக்டீரியாக்களைக் கொல்ல வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. ஆரம்ப பாக்டீரியா ஒட்டுதலைத் தடுப்பதன் மூலம் (மேற்பரப்பில் ஒரு புரத அடுக்கு உருவாவதை எதிர்ப்பது உட்பட) அல்லது செல் சுவரில் குறுக்கிடுவதன் மூலம் பாக்டீரியாவைக் கொல்வதன் மூலம் இதைச் செய்யலாம்.
அடிப்படையில், மேற்பரப்பு பூச்சு என்பது மேற்பரப்பு தொடர்பான குணங்களை மேம்படுத்த ஒரு கூறுகளின் மேற்பரப்பில் மற்றொரு அடுக்கை வைக்கும் செயல்முறையாகும். மேற்பரப்பு பூச்சுகளின் குறிக்கோள், கூறுகளின் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள பகுதியின் நுண் கட்டமைப்பு மற்றும்/அல்லது கலவையை வடிவமைப்பதாகும்39. மேற்பரப்பு பூச்சு நுட்பங்களை வெவ்வேறு முறைகளாகப் பிரிக்கலாம், அவை படம் 2a இல் சுருக்கப்பட்டுள்ளன. பூச்சுகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் முறையைப் பொறுத்து, பூச்சுகளை வெப்ப, வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் மின் வேதியியல் வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.
(அ) ​​மேற்பரப்புக்கு பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய உற்பத்தி நுட்பங்களைக் காட்டும் செருகல், மற்றும் (ஆ) குளிர் தெளிப்பு நுட்பத்தின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள்.
குளிர் தெளிப்பு தொழில்நுட்பம் வழக்கமான வெப்ப தெளிப்பு முறைகளுடன் பல ஒற்றுமைகளைப் பகிர்ந்து கொள்கிறது. இருப்பினும், குளிர் தெளிப்பு செயல்முறை மற்றும் குளிர் தெளிப்பு பொருட்களை குறிப்பாக தனித்துவமாக்கும் சில முக்கிய அடிப்படை பண்புகளும் உள்ளன. குளிர் தெளிப்பு தொழில்நுட்பம் இன்னும் ஆரம்ப நிலையில் உள்ளது, ஆனால் பிரகாசமான எதிர்காலத்தைக் கொண்டுள்ளது. சில பயன்பாடுகளில், குளிர் தெளிப்பின் தனித்துவமான பண்புகள், வழக்கமான வெப்ப தெளிப்பு முறைகளின் உள்ளார்ந்த வரம்புகளை கடந்து, சிறந்த நன்மைகளை வழங்குகின்றன. பாரம்பரிய வெப்ப தெளிப்பு தொழில்நுட்பத்தின் குறிப்பிடத்தக்க வரம்புகளை கடக்க இது ஒரு வழியை வழங்குகிறது, இதன் போது தூள் அடி மூலக்கூறில் படிவதற்கு உருக வேண்டும். வெளிப்படையாக, இந்த பாரம்பரிய பூச்சு செயல்முறை நானோகிரிஸ்டல்கள், நானோ துகள்கள், உருவமற்ற மற்றும் உலோக கண்ணாடிகள் போன்ற மிகவும் வெப்பநிலை உணர்திறன் கொண்ட பொருட்களுக்கு ஏற்றது அல்ல40, 41, 42. மேலும், வெப்ப தெளிப்பு பூச்சு பொருட்கள் எப்போதும் அதிக அளவு போரோசிட்டி மற்றும் ஆக்சைடுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. குளிர் தெளிப்பு தொழில்நுட்பம் வெப்ப தெளிப்பு தொழில்நுட்பத்தை விட பல குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது (i) அடி மூலக்கூறுக்கு குறைந்தபட்ச வெப்ப உள்ளீடு, (ii) அடி மூலக்கூறு பூச்சு தேர்வுகளில் நெகிழ்வுத்தன்மை, (iii) கட்ட மாற்றம் மற்றும் தானிய வளர்ச்சி இல்லாதது, (iv) அதிக பிணைப்பு வலிமை1,39 (படம் 2b). கூடுதலாக, குளிர் தெளிப்பு பூச்சு பொருட்கள் அதிக அரிப்பு எதிர்ப்பு, அதிக வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மை, அதிக மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் அதிக அடர்த்தி ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன41. குளிர் தெளிப்பு செயல்முறையின் நன்மைகளுக்கு மாறாக, படம் 2b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதில் இன்னும் சில குறைபாடுகள் உள்ளன. Al2O3, TiO2, ZrO2, WC போன்ற தூய பீங்கான் பொடிகளை பூசும்போது, ​​குளிர் தெளிப்பு முறையைப் பயன்படுத்த முடியாது. மறுபுறம், பீங்கான்/உலோக கலவை பொடிகளை பூச்சுகளுக்கான மூலப்பொருட்களாகப் பயன்படுத்தலாம். மற்ற வெப்ப தெளிப்பு முறைகளுக்கும் இதுவே செல்கிறது. சிக்கலான மேற்பரப்புகள் மற்றும் உட்புற குழாய் மேற்பரப்புகளை தெளிப்பது இன்னும் கடினம்.
தற்போதைய வேலை உலோக கண்ணாடி பொடிகளை மூல பூச்சுப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டிருப்பதால், இந்த நோக்கத்திற்காக வழக்கமான வெப்ப தெளிப்பைப் பயன்படுத்த முடியாது என்பது தெளிவாகிறது. ஏனெனில் உலோக கண்ணாடி பொடிகள் அதிக வெப்பநிலையில் படிகமாக்குகின்றன.
மருத்துவ மற்றும் உணவுத் தொழில்களில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான கருவிகள், அறுவை சிகிச்சை கருவிகளின் உற்பத்திக்கு 12 முதல் 20 wt% வரை குரோமியம் உள்ளடக்கம் கொண்ட ஆஸ்டெனிடிக் துருப்பிடிக்காத எஃகு உலோகக் கலவைகளால் (SUS316 மற்றும் SUS304) தயாரிக்கப்படுகின்றன. எஃகு உலோகக் கலவைகளில் குரோமியம் உலோகத்தை ஒரு கலப்பு உறுப்பாகப் பயன்படுத்துவது நிலையான எஃகு உலோகக் கலவைகளின் அரிப்பு எதிர்ப்பை பெரிதும் மேம்படுத்தும் என்பது பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது. துருப்பிடிக்காத எஃகு உலோகக் கலவைகள், அவற்றின் அதிக அரிப்பு எதிர்ப்பு இருந்தபோதிலும், குறிப்பிடத்தக்க நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பண்புகளை வெளிப்படுத்துவதில்லை38,39. இது அவற்றின் உயர் அரிப்பு எதிர்ப்போடு முரண்படுகிறது.இதற்குப் பிறகு, தொற்று மற்றும் வீக்கத்தின் வளர்ச்சியை கணிக்க முடியும், இது முக்கியமாக துருப்பிடிக்காத எஃகு உயிரியல் பொருட்களின் மேற்பரப்பில் பாக்டீரியா ஒட்டுதல் மற்றும் காலனித்துவத்தால் ஏற்படுகிறது. பாக்டீரியா ஒட்டுதல் மற்றும் பயோஃபில்ம் உருவாக்கும் பாதைகளுடன் தொடர்புடைய குறிப்பிடத்தக்க சிரமங்கள் காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க சிரமங்கள் ஏற்படலாம், இது சுகாதார மோசத்திற்கு வழிவகுக்கும், இது மனித ஆரோக்கியத்தை நேரடியாகவோ அல்லது மறைமுகமாகவோ பாதிக்கக்கூடிய பல விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
இந்த ஆய்வு, குவைத் அறிவியல் முன்னேற்ற அறக்கட்டளை (KFAS) நிதியுதவி அளித்த திட்டத்தின் முதல் கட்டமாகும், இது ஒப்பந்த எண். 2010-550401 ஆகும். பாக்டீரியா எதிர்ப்பு படலம்/SUS304 மேற்பரப்பு பாதுகாப்பு பூச்சு உற்பத்திக்காக MA தொழில்நுட்பத்தை (அட்டவணை 1) பயன்படுத்தி உலோக கண்ணாடி Cu-Zr-Ni மும்மை பொடிகளை உற்பத்தி செய்வதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை ஆராய்கிறது. ஜனவரி 2023 இல் தொடங்கவுள்ள திட்டத்தின் இரண்டாம் கட்டம், அமைப்பின் மின்வேதியியல் அரிப்பு பண்புகள் மற்றும் இயந்திர பண்புகளை விரிவாக ஆராயும். பல்வேறு பாக்டீரியா இனங்களுக்கு விரிவான நுண்ணுயிரியல் சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்படும்.
இந்த ஆய்வறிக்கையில், கண்ணாடி உருவாக்கும் திறனில் (GFA) Zr கலப்பு உறுப்பு உள்ளடக்கத்தின் விளைவு உருவவியல் மற்றும் கட்டமைப்பு பண்புகளின் அடிப்படையில் விவாதிக்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, பூசப்பட்ட உலோகக் கண்ணாடி தூள் பூச்சு/SUS304 கலவையின் பாக்டீரியா எதிர்ப்பு பண்புகளும் விவாதிக்கப்பட்டன. மேலும், புனையப்பட்ட உலோகக் கண்ணாடி அமைப்புகளின் துணை குளிரூட்டப்பட்ட திரவப் பகுதிக்குள் குளிர் தெளிப்பின் போது நிகழும் உலோகக் கண்ணாடிப் பொடிகளின் கட்டமைப்பு மாற்றத்தின் சாத்தியக்கூறுகளை ஆராய தற்போதைய பணிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. பிரதிநிதித்துவ எடுத்துக்காட்டுகளாக, Cu50Zr30Ni20 மற்றும் Cu50Zr20Ni30 உலோகக் கண்ணாடி உலோகக் கலவைகள் இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
இந்தப் பிரிவில், குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட பந்து அரைப்பில் தனிம Cu, Zr மற்றும் Ni பொடிகளின் உருவவியல் மாற்றங்கள் வழங்கப்படுகின்றன. விளக்க எடுத்துக்காட்டுகளாக, Cu50Zr20Ni30 மற்றும் Cu50Zr40Ni10 ஆகியவற்றைக் கொண்ட இரண்டு வெவ்வேறு அமைப்புகள் பிரதிநிதித்துவ எடுத்துக்காட்டுகளாகப் பயன்படுத்தப்படும். அரைக்கும் கட்டத்தின் போது உற்பத்தி செய்யப்படும் பொடியின் உலோகவியல் தன்மையால் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, MA செயல்முறையை மூன்று தனித்துவமான நிலைகளாகப் பிரிக்கலாம் (படம் 3).
பந்து அரைக்கும் நேரத்தின் வெவ்வேறு நிலைகளுக்குப் பிறகு பெறப்பட்ட இயந்திர அலாய் (MA) பொடிகளின் உலோகவியல் பண்புகள். 3, 12 மற்றும் 50 மணிநேர குறைந்த ஆற்றல் பந்து அரைக்கும் நேரங்களுக்குப் பிறகு பெறப்பட்ட MA மற்றும் Cu50Zr40Ni10 பொடிகளின் புல உமிழ்வு ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FE-SEM) படங்கள் Cu50Zr20Ni30 அமைப்பிற்கான (a), (c) மற்றும் (e) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் அதே MA இல் நேரத்திற்குப் பிறகு எடுக்கப்பட்ட Cu50Zr40Ni10 அமைப்பின் தொடர்புடைய படங்கள் (b), (d) மற்றும் (f) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
பந்து அரைக்கும் போது, ​​உலோகப் பொடிக்கு மாற்றக்கூடிய பயனுள்ள இயக்க ஆற்றல், படம் 1a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அளவுருக்களின் கலவையால் பாதிக்கப்படுகிறது. இதில் பந்துகள் மற்றும் பொடிகளுக்கு இடையிலான மோதல்கள், அரைக்கும் ஊடகங்களுக்கு இடையில் அல்லது இடையில் சிக்கிய பொடியின் சுருக்க வெட்டு, விழும் பந்துகளின் தாக்கம், நகரும் பந்து அரைக்கும் ஊடகங்களுக்கு இடையில் தூள் இழுவை காரணமாக வெட்டு மற்றும் தேய்மானம் மற்றும் பயிர் சுமைகள் வழியாக பரவும் விழும் பந்துகள் வழியாக செல்லும் அதிர்ச்சி அலை ஆகியவை அடங்கும் (படம் 1a). MA (3 h) இன் ஆரம்ப கட்டத்தில் குளிர் வெல்டிங் காரணமாக தனிம Cu, Zr மற்றும் Ni பொடிகள் கடுமையாக சிதைக்கப்பட்டன, இதன் விளைவாக பெரிய தூள் துகள்கள் (> 1 மிமீ விட்டம்) ஏற்பட்டன. படம் 3a,b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கலவை கூறுகளின் (Cu, Zr, Ni) தடிமனான அடுக்குகளை உருவாக்குவதன் மூலம் இந்த பெரிய கூட்டுத் துகள்கள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. MA நேரத்தை 12 h ஆக (இடைநிலை நிலை) அதிகரிப்பதன் விளைவாக பந்து ஆலையின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரித்தது, இதன் விளைவாக கலவைப் பொடி நுண்ணிய பொடிகளாக (200 µm க்கும் குறைவாக) சிதைந்தது, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி. 3c,d. இந்த கட்டத்தில், பயன்படுத்தப்பட்ட வெட்டு விசை படம் 3c,d இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, நுண்ணிய Cu, Zr, Ni குறிப்பு அடுக்குகளுடன் ஒரு புதிய உலோக மேற்பரப்பை உருவாக்க வழிவகுக்கிறது. அடுக்கு சுத்திகரிப்பின் விளைவாக, புதிய கட்டங்களை உருவாக்க செதில்களின் இடைமுகத்தில் திட கட்ட எதிர்வினைகள் ஏற்படுகின்றன.
MA செயல்முறையின் உச்சக்கட்டத்தில் (50 மணிநேரத்திற்குப் பிறகு), செதில்களாக இருக்கும் உலோகவியல் மங்கலாக மட்டுமே தெரிந்தது (படம் 3e,f), ஆனால் பொடியின் பளபளப்பான மேற்பரப்பு கண்ணாடி உலோகவியல் காட்டியது. இதன் பொருள் MA செயல்முறை நிறைவடைந்துள்ளது மற்றும் ஒற்றை எதிர்வினை கட்டத்தின் உருவாக்கம் ஏற்பட்டுள்ளது. படம் 3e (I, II, III), f, v, vi) இல் குறியிடப்பட்ட பகுதிகளின் தனிம கலவை, ஆற்றல் பரவல் எக்ஸ்-ரே ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (EDS) (IV) உடன் இணைந்து புல உமிழ்வு ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FE-SEM) ஐப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட்டது.
அட்டவணை 2 இல், கலவை கூறுகளின் தனிம செறிவுகள் படம் 3e,f இல் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒவ்வொரு பகுதியின் மொத்த எடையின் சதவீதமாகக் காட்டப்பட்டுள்ளன. இந்த முடிவுகளை அட்டவணை 1 இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ள Cu50Zr20Ni30 மற்றும் Cu50Zr40Ni10 ஆகியவற்றின் தொடக்க பெயரளவு கலவைகளுடன் ஒப்பிடும் போது, ​​இந்த இரண்டு இறுதி தயாரிப்புகளின் கலவைகளும் பெயரளவு கலவைகளுக்கு மிகவும் ஒத்த மதிப்புகளைக் கொண்டிருப்பதைக் காணலாம். மேலும், படம் 3e,f இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ள பகுதிகளுக்கான ஒப்பீட்டு கூறு மதிப்புகள் ஒவ்வொரு மாதிரியின் கலவையிலும் ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு குறிப்பிடத்தக்க சரிவு அல்லது ஏற்ற இறக்கத்தைக் குறிக்கவில்லை. ஒரு பகுதியிலிருந்து மற்றொரு பகுதிக்கு கலவையில் எந்த மாற்றமும் இல்லை என்பதன் மூலம் இது நிரூபிக்கப்படுகிறது. இது அட்டவணை 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரே மாதிரியான அலாய் பொடிகளின் உற்பத்தியைக் குறிக்கிறது.
படம் 4a–d இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இறுதி தயாரிப்பான Cu50(Zr50−xNix) பொடியின் FE-SEM நுண்வரைபடங்கள் 50 MA முறைகளுக்குப் பிறகு பெறப்பட்டன, இங்கு x என்பது முறையே 10, 20, 30 மற்றும் 40 ஆகும். இந்த அரைக்கும் படிக்குப் பிறகு, வான் டெர் வால்ஸ் விளைவு காரணமாக தூள் திரள்கிறது, இதன் விளைவாக படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 73 முதல் 126 nm வரையிலான விட்டம் கொண்ட அல்ட்ராஃபைன் துகள்களைக் கொண்ட பெரிய திரட்டுகள் உருவாகின்றன.
50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட Cu50(Zr50−xNix) பொடிகளின் உருவவியல் பண்புகள். Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 அமைப்புகளுக்கு, 50 MA நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட பொடிகளின் FE-SEM படங்கள் முறையே (a), (b), (c) மற்றும் (d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
பொடிகளை குளிர் தெளிப்பு ஊட்டியில் ஏற்றுவதற்கு முன், அவை முதலில் பகுப்பாய்வு தர எத்தனாலில் 15 நிமிடங்கள் ஒலியூட்டப்பட்டு, பின்னர் 150°C இல் 2 மணி நேரம் உலர்த்தப்பட்டன. பூச்சு செயல்முறை முழுவதும் பெரும்பாலும் பல குறிப்பிடத்தக்க சிக்கல்களை ஏற்படுத்தும் திரட்டலை வெற்றிகரமாக எதிர்த்துப் போராட இந்த நடவடிக்கை எடுக்கப்பட வேண்டும். MA செயல்முறை முடிந்ததும், அலாய் பொடிகளின் ஒருமைப்பாட்டை ஆராய மேலும் குணாதிசயங்கள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. படம் 5a–d முறையே 50 மணிநேர M நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட Cu50Zr30Ni20 அலாய்வின் Cu, Zr மற்றும் Ni கலப்பு கூறுகளின் FE-SEM மைக்ரோகிராஃப்கள் மற்றும் தொடர்புடைய EDS படங்களைக் காட்டுகிறது. இந்தப் படிக்குப் பிறகு உற்பத்தி செய்யப்படும் அலாய் பொடிகள் ஒரே மாதிரியானவை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், ஏனெனில் அவை படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி துணை-நானோமீட்டர் அளவைத் தாண்டி எந்த கலவை ஏற்ற இறக்கங்களையும் காட்டவில்லை.
FE-SEM/ஆற்றல் பரவல் எக்ஸ்-கதிர் நிறமாலை (EDS) மூலம் 50 MA முறைகளுக்குப் பிறகு பெறப்பட்ட MG Cu50Zr30Ni20 பொடியின் உருவவியல் மற்றும் உள்ளூர் தனிம பரவல்.(a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα மற்றும் (d) Ni-Kα படங்களின் SEM மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் EDS மேப்பிங்.
50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட இயந்திர ரீதியாகக் கலந்த Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 மற்றும் Cu50Zr20Ni30 பொடிகளின் XRD வடிவங்கள் முறையே படம் 6a–d இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. அரைக்கும் இந்த கட்டத்திற்குப் பிறகு, வெவ்வேறு Zr செறிவுகளைக் கொண்ட அனைத்து மாதிரிகளும் படம் 6 இல் காட்டப்பட்டுள்ள சிறப்பியல்பு ஒளிவட்ட பரவல் வடிவங்களுடன் உருவமற்ற கட்டமைப்புகளைக் காட்டின.
50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 மற்றும் (d) Cu50Zr20Ni30 பொடிகளின் XRD வடிவங்கள். விதிவிலக்கு இல்லாமல் அனைத்து மாதிரிகளும் ஒரு ஒளிவட்ட பரவல் வடிவத்தைக் காட்டின, இது ஒரு உருவமற்ற கட்டத்தின் உருவாக்கத்தைக் குறிக்கிறது.
பல்வேறு MA நேரங்களில் பந்து அரைப்பதால் ஏற்படும் பொடிகளின் கட்டமைப்பு மாற்றங்களைக் கண்காணிக்கவும், உள்ளூர் அமைப்பைப் புரிந்துகொள்ளவும் புல உமிழ்வு உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட பரிமாற்ற எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FE-HRTEM) பயன்படுத்தப்பட்டது. Cu50Zr30Ni20 மற்றும் Cu50Zr40Ni10 பொடிகளுக்கான அரைக்கும் ஆரம்ப (6 மணிநேரம்) மற்றும் இடைநிலை (18 மணிநேரம்) நிலைகளுக்குப் பிறகு பெறப்பட்ட பொடிகளின் FE-HRTEM படங்கள் முறையே படம் 7a,c இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. MA 6 மணிநேரத்திற்குப் பிறகு உற்பத்தி செய்யப்படும் பொடியின் பிரகாசமான புலப் படத்தின் (BFI) படி, தூள் fcc-Cu, hcp-Zr மற்றும் fcc-Ni ஆகிய தனிமங்களின் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட எல்லைகளைக் கொண்ட பெரிய தானியங்களால் ஆனது, மேலும் படம் 7a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி எதிர்வினை கட்டம் உருவாகியதற்கான எந்த அறிகுறியும் இல்லை. மேலும், (a) இன் நடுப் பகுதியிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட தொடர்புடைய தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதி மாறுபாடு முறை (SADP) ஒரு கூம்பு வடிவத்தை வெளிப்படுத்தியது (படம் 7b), இது பெரிய படிகங்களின் இருப்பு மற்றும் எதிர்வினை கட்டம் இல்லாததைக் குறிக்கிறது.
ஆரம்ப (6 மணிநேரம்) மற்றும் இடைநிலை (18 மணிநேரம்) நிலைகளுக்குப் பிறகு பெறப்பட்ட MA பொடியின் உள்ளூர் கட்டமைப்பு தன்மை. (a) புல உமிழ்வு உயர் தெளிவுத்திறன் பரிமாற்ற எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FE-HRTEM), மற்றும் (b) 6 மணிநேரத்திற்கு MA சிகிச்சைக்குப் பிறகு Cu50Zr30Ni20 பொடியின் தொடர்புடைய தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதி மாறுபாடு முறை (SADP). 18 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட Cu50Zr40Ni10 இன் FE-HRTEM படம் (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
படம் 7c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, MA கால அளவை 18 மணிநேரமாக நீட்டித்ததால், பிளாஸ்டிக் சிதைவுடன் இணைந்து கடுமையான லேட்டிஸ் குறைபாடுகள் ஏற்பட்டன. MA செயல்முறையின் இந்த இடைநிலை கட்டத்தில், தூள் பல்வேறு குறைபாடுகளைக் காட்டுகிறது, அவற்றில் அடுக்கி வைக்கும் பிழைகள், லேட்டிஸ் குறைபாடுகள் மற்றும் புள்ளி குறைபாடுகள் (படம் 7). இந்தக் குறைபாடுகள் பெரிய தானியங்களை அவற்றின் தானிய எல்லைகளில் 20 nm க்கும் குறைவான அளவுகள் கொண்ட துணை தானியங்களாகப் பிரிக்க காரணமாகின்றன (படம் 7c).
படம் 8a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 36 மணிநேர MA நேரத்திற்கு அரைக்கப்பட்ட Cu50Z30Ni20 பொடியின் உள்ளூர் அமைப்பு, ஒரு உருவமற்ற நுண்ணிய மேட்ரிக்ஸில் உட்பொதிக்கப்பட்ட அல்ட்ராஃபைன் நானோ தானியங்களை உருவாக்குகிறது. படம் 8a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, உள்ளூர் EDS பகுப்பாய்வு, படம் 8a இல் காட்டப்பட்டுள்ள அந்த நானோக்ளஸ்டர்கள் பதப்படுத்தப்படாத Cu, Zr மற்றும் Ni தூள் கலப்பு கூறுகளுடன் தொடர்புடையவை என்பதைக் குறிக்கிறது. அதே நேரத்தில், மேட்ரிக்ஸின் Cu உள்ளடக்கம் ~32 at.% (மெலிந்த பகுதி) இலிருந்து ~74 at.% (பணக்கார பகுதி) வரை ஏற்ற இறக்கமாக இருந்தது, இது பன்முகத்தன்மை கொண்ட தயாரிப்புகளின் உருவாக்கத்தைக் குறிக்கிறது. மேலும், இந்த கட்டத்தில் அரைத்த பிறகு பெறப்பட்ட பொடிகளின் தொடர்புடைய SADPகள், படம் 8b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அந்த மூல கலப்பு கூறுகளுடன் தொடர்புடைய கூர்மையான புள்ளிகளுடன் ஒன்றுடன் ஒன்று, உருவமற்ற கட்டத்தின் ஒளிவட்ட-பரவக்கூடிய முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை வளையங்களைக் காட்டுகின்றன.
36 h-Cu50Zr30Ni20 தூளுக்கு அப்பால் நானோ அளவிலான உள்ளூர் கட்டமைப்பு அம்சங்கள்.(a) பிரகாசமான புலப் படம் (BFI) மற்றும் தொடர்புடைய (b) 36 h MA நேரத்திற்கு அரைத்த பிறகு பெறப்பட்ட Cu50Zr30Ni20 தூளின் SADP.
MA செயல்முறையின் (50 h) இறுதிக்கு அருகில், Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 மற்றும் 40 at.% பொடிகள் படம் 9a–d இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு சிக்கலான உருவமற்ற கட்ட உருவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. ஒவ்வொரு கலவையின் தொடர்புடைய SADP யிலும், புள்ளி போன்ற மாறுபாடுகளோ அல்லது கூர்மையான வளைய வடிவங்களோ கண்டறியப்படவில்லை. பதப்படுத்தப்படாத படிக உலோகம் இல்லை, மாறாக ஒரு உருவமற்ற அலாய் பவுடர் உருவாகவில்லை என்பதை இது குறிக்கிறது. ஒளிவட்ட பரவல் வடிவங்களைக் காட்டும் இந்த தொடர்புடைய SADP கள் இறுதி தயாரிப்புப் பொருளில் உருவமற்ற கட்டங்களின் வளர்ச்சிக்கு சான்றாகவும் பயன்படுத்தப்பட்டன.
MA இன் 50 மணிநேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 மற்றும் (d) Cu50Zr10Ni40 ஆகியவற்றின் MG Cu50 (Zr50−xNix) அமைப்பின் இறுதிப் பொருளின் உள்ளூர் அமைப்பு.FE-HRTEM மற்றும் தொடர்புடைய நானோபீம் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வடிவங்கள் (NBDP).
உருவமற்ற Cu50(Zr50−xNix) அமைப்பின் Ni உள்ளடக்கம் (x) இன் செயல்பாடாக கண்ணாடி மாற்ற வெப்பநிலை (Tg), துணை குளிரூட்டப்பட்ட திரவப் பகுதி (ΔTx) மற்றும் படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலை (Tx) ஆகியவற்றின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, He வாயு ஓட்டத்தின் கீழ் பண்புகளின் வேறுபட்ட ஸ்கேனிங் கலோரிமெட்ரி (DSC) ஐப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது. MA நேரத்திற்கு 50 h க்குப் பிறகு பெறப்பட்ட Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 மற்றும் Cu50Zr10Ni40 உருவமற்ற அலாய் பொடிகளின் DSC தடயங்கள் முறையே படம் 10a, b, e இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. உருவமற்ற Cu50Zr20Ni30 இன் DSC வளைவு படம் 10c இல் தனித்தனியாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. இதற்கிடையில், DSC இல் ~700 °C க்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்ட Cu50Zr30Ni20 மாதிரி படம் 10d இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
கண்ணாடி மாற்ற வெப்பநிலை (Tg), படிகமயமாக்கல் வெப்பநிலை (Tx) மற்றும் துணை குளிரூட்டப்பட்ட திரவப் பகுதி (ΔTx) ஆகியவற்றால் குறியிடப்பட்டபடி, 50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு பெறப்பட்ட Cu50(Zr50−xNix) MG பொடிகளின் வெப்ப நிலைத்தன்மை. 50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 மற்றும் (e) Cu50Zr10Ni40 MG அலாய் பொடிகளின் வேறுபட்ட ஸ்கேனிங் கலோரிமீட்டர் (DSC) தெர்மோகிராம்கள். DSC இல் ~700 °C க்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்ட Cu50Zr30Ni20 மாதிரியின் எக்ஸ்-கதிர் மாறுபாடு (XRD) முறை (d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
படம் 10 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வெவ்வேறு Ni செறிவுகளைக் கொண்ட அனைத்து கலவைகளின் DSC வளைவுகள் (x) இரண்டு வெவ்வேறு நிகழ்வுகளைக் குறிக்கின்றன, ஒன்று வெப்பமூட்டும் மற்றும் மற்றொன்று வெப்பமூட்டும். முதல் வெப்பமூட்டும் நிகழ்வு Tg உடன் ஒத்திருக்கிறது, இரண்டாவது Tx உடன் தொடர்புடையது. Tg மற்றும் Tx க்கு இடையில் இருக்கும் கிடைமட்ட இடைவெளி பகுதி துணை குளிரூட்டப்பட்ட திரவப் பகுதி (ΔTx = Tx – Tg) என்று அழைக்கப்படுகிறது. 526°C மற்றும் 612°C இல் வைக்கப்பட்டுள்ள Cu50Zr40Ni10 மாதிரியின் Tg மற்றும் Tx (படம் 10a), உள்ளடக்கத்தை (x) முறையே 482°C மற்றும் 563°C இன் குறைந்த வெப்பநிலை பக்கமாக 20 at.% ஆக மாற்றுகிறது, படம் 10b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி. இதன் விளைவாக, Cu50Zr40Ni10 இன் ΔTx Cu50Zr30Ni20 க்கு 86°C (படம் 10a) இலிருந்து 81°C ஆகக் குறைகிறது. (படம் 10b).MG Cu50Zr40Ni10 அலாய்க்கு, Tg, Tx மற்றும் ΔTx ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் 447°C, 526°C மற்றும் 79°C அளவிற்குக் குறைந்திருப்பதும் காணப்பட்டது (படம் 10b). Ni உள்ளடக்கத்தின் அதிகரிப்பு MG அலாய் வெப்ப நிலைத்தன்மையில் குறைவுக்கு வழிவகுக்கிறது என்பதை இது குறிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, MG Cu50Zr20Ni30 அலாய்வின் Tg மதிப்பு (507 °C) MG Cu50Zr40Ni10 அலாய் விட குறைவாக உள்ளது; இருப்பினும், அதன் Tx முந்தைய (612 °C) உடன் ஒப்பிடக்கூடிய மதிப்பைக் காட்டுகிறது. எனவே, படம் 10c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ΔTx அதிக மதிப்பை (87°C) வெளிப்படுத்துகிறது.
MG Cu50(Zr50−xNix) அமைப்பு, MG Cu50Zr20Ni30 உலோகக் கலவையை உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டு, கூர்மையான வெப்ப உச்சி வழியாக fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 மற்றும் orthorhombic-ZrNi (படம் 10c) ஆகியவற்றின் படிக கட்டங்களில் படிகமாக்குகிறது. இந்த உருவமற்ற படிக கட்ட மாற்றம் MG மாதிரியின் XRD ஆல் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது (படம் 10d), இது DSC இல் 700 °C க்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்டது.
படம் 11, தற்போதைய வேலையில் மேற்கொள்ளப்பட்ட குளிர் தெளிப்பு செயல்முறையின் போது எடுக்கப்பட்ட புகைப்படங்களைக் காட்டுகிறது. இந்த ஆய்வில், 50 மணிநேர MA நேரத்திற்குப் பிறகு தொகுக்கப்பட்ட உலோக கண்ணாடி போன்ற தூள் துகள்கள் (Cu50Zr20Ni30 ஐ உதாரணமாக எடுத்துக்கொள்வது) பாக்டீரியா எதிர்ப்பு மூலப்பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன, மேலும் துருப்பிடிக்காத எஃகு தகடு (SUS304) குளிர் தெளிப்பு தொழில்நுட்பத்தால் பூசப்பட்டது. வெப்ப தெளிப்பு தொழில்நுட்பத் தொடரில் பூச்சு செய்வதற்கு குளிர் தெளிப்பு முறை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, ஏனெனில் இது வெப்ப தெளிப்பு தொடரில் மிகவும் திறமையான முறையாகும், மேலும் கட்ட மாற்றங்களுக்கு உட்பட்ட அமார்பஸ் மற்றும் நானோகிரிஸ்டலின் பொடிகள் போன்ற உலோக மெட்டாஸ்டபிள் வெப்பநிலை உணர்திறன் பொருட்களுக்குப் பயன்படுத்தலாம். இந்த முறையைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் இது முக்கிய காரணியாகும். குளிர் தெளிப்பு செயல்முறை, துகள்களின் இயக்க ஆற்றலை பிளாஸ்டிக் சிதைவு, திரிபு மற்றும் வெப்பமாக அடி மூலக்கூறு அல்லது முன்னர் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட துகள்களுடன் தாக்கத்தின் போது மாற்றும் உயர்-வேக துகள்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.
550 °C வெப்பநிலையில் MG பூச்சு/SUS 304 இன் ஐந்து தொடர்ச்சியான தயாரிப்புகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் குளிர் தெளிப்பு நடைமுறையை களப் புகைப்படங்கள் காட்டுகின்றன.
துகள்களின் இயக்க ஆற்றலும், இதனால் பூச்சு உருவாக்கத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு துகளின் உந்தமும், பிளாஸ்டிக் சிதைவு (அடி மூலக்கூறு மற்றும் துகள் இடைவினைகளில் ஆரம்ப துகள் மற்றும் துகள்-துகள் இடைவினைகள்), வெற்றிடங்கள் ஒருங்கிணைப்பு, துகள்-துகள் சுழற்சி, திரிபு மற்றும் இறுதியில் வெப்பம் போன்ற வழிமுறைகள் மூலம் பிற வடிவ ஆற்றலாக மாற்றப்பட வேண்டும். 39. மேலும், உள்வரும் அனைத்து இயக்க ஆற்றலும் வெப்பம் மற்றும் திரிபு ஆற்றலாக மாற்றப்படாவிட்டால், இதன் விளைவாக ஒரு மீள் மோதல் ஏற்படுகிறது, அதாவது துகள்கள் தாக்கத்திற்குப் பிறகு வெறுமனே மீண்டும் குதிக்கின்றன. துகள்/அடி மூலக்கூறு பொருளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் தாக்க ஆற்றலில் 90% உள்ளூர் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது என்பது சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளது. மேலும், தாக்க அழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​தொடர்பு துகள்/அடி மூலக்கூறு பகுதியில் மிகக் குறுகிய காலத்தில் அதிக பிளாஸ்டிக் திரிபு விகிதங்கள் அடையப்படுகின்றன41,42.
பிளாஸ்டிக் சிதைவு பொதுவாக ஆற்றல் சிதறல் செயல்முறையாகக் கருதப்படுகிறது, அல்லது குறிப்பாக, இடைமுகப் பகுதியில் ஒரு வெப்ப மூலமாகக் கருதப்படுகிறது. இருப்பினும், இடைமுகப் பகுதியில் வெப்பநிலை அதிகரிப்பு பொதுவாக இடைமுக உருகலை உருவாக்கவோ அல்லது அணு இடைப்பரவலை கணிசமாக ஊக்குவிக்கவோ போதுமானதாக இருக்காது. ஆசிரியர்களுக்குத் தெரிந்த எந்த வெளியீடும் குளிர் தெளிப்பு முறைகள் பயன்படுத்தப்படும்போது ஏற்படும் தூள் ஒட்டுதல் மற்றும் படிவு ஆகியவற்றில் இந்த உலோக கண்ணாடிப் பொடிகளின் பண்புகளின் விளைவை ஆராயவில்லை.
படம் 12a இல் MG Cu50Zr20Ni30 அலாய் பவுடரின் BFI ஐ காணலாம், இது SUS 304 அடி மூலக்கூறில் பூசப்பட்டது (படங்கள் 11, 12b). படத்தில் இருந்து பார்க்க முடிந்தபடி, பூசப்பட்ட பொடிகள் அவற்றின் அசல் உருவமற்ற அமைப்பைப் பராமரிக்கின்றன, ஏனெனில் அவை எந்த படிக அம்சங்கள் அல்லது லேட்டிஸ் குறைபாடுகள் இல்லாமல் ஒரு நுட்பமான லேபிரிந்த் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. மறுபுறம், MG-பூசப்பட்ட பவுடர் மேட்ரிக்ஸில் (படம் 12a) இணைக்கப்பட்ட நானோ துகள்களால் பரிந்துரைக்கப்பட்டபடி, படம் ஒரு வெளிப்புற கட்டத்தின் இருப்பைக் குறிக்கிறது. படம் 12c பகுதி I உடன் தொடர்புடைய குறியீட்டு நானோபீம் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வடிவத்தை (NBDP) சித்தரிக்கிறது (படம் 12a). படம் 12c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, NBDP உருவமற்ற கட்டமைப்பின் பலவீனமான ஒளிவட்ட பரவல் வடிவத்தை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் படிக பெரிய கனசதுர Zr2Ni மெட்டாஸ்டபிள் மற்றும் டெட்ராகோனல் CuO கட்டத்துடன் தொடர்புடைய கூர்மையான திட்டுகளுடன் இணைந்து செயல்படுகிறது. CuO உருவாவதற்கு ஸ்ப்ரே துப்பாக்கியின் முனையிலிருந்து SUS 304 க்கு திறந்தவெளியில் பயணிக்கும்போது தூளின் ஆக்சிஜனேற்றம் காரணமாக இருக்கலாம். மறுபுறம், உலோக கண்ணாடி பொடிகளின் விலகல் 30 நிமிடங்களுக்கு 550 °C இல் குளிர் தெளிப்பு சிகிச்சைக்குப் பிறகு பெரிய கனசதுர கட்டங்களை உருவாக்கியது.
(a) (b) SUS 304 அடி மூலக்கூறில் (படத்தின் செருகல்) பூசப்பட்ட MG பொடியின் FE-HRTEM படம். (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ள வட்ட சின்னத்தின் குறியீட்டு NBDP (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
பெரிய கனசதுர Zr2Ni நானோ துகள்கள் உருவாவதற்கான இந்த சாத்தியமான பொறிமுறையை சரிபார்க்க, ஒரு சுயாதீன பரிசோதனை செய்யப்பட்டது. இந்த சோதனையில், பொடிகள் SUS 304 அடி மூலக்கூறின் திசையில் 550 °C வெப்பநிலையில் ஒரு ஸ்ப்ரே துப்பாக்கியிலிருந்து தெளிக்கப்பட்டன; இருப்பினும், பொடிகளின் அனீலிங் விளைவை தெளிவுபடுத்த, அவை SUS304 துண்டுகளிலிருந்து விரைவாக (சுமார் 60 வினாடிகள்) அகற்றப்பட்டன. படிவு ஏற்பட்ட சுமார் 180 வினாடிகளுக்குப் பிறகு அடி மூலக்கூறிலிருந்து தூள் அகற்றப்பட்ட மற்றொரு தொகுப்பு சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன.
படங்கள் 13a,b, SUS 304 அடி மூலக்கூறுகளில் 60 வினாடிகள் மற்றும் 180 வினாடிகளுக்கு டெபாசிட் செய்யப்பட்ட இரண்டு தெளிக்கப்பட்ட பொருட்களின் ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (STEM) மூலம் பெறப்பட்ட இருண்ட புலப் படங்களை (DFI) முறையே காட்டுகின்றன. 60 வினாடிகளுக்கு டெபாசிட் செய்யப்பட்ட தூள் படத்தில் எந்த உருவவியல் விவரமும் இல்லை, அம்சமின்மையைக் காட்டுகிறது (படம் 13a). இது XRD ஆல் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது, இது படம் 14a இல் காட்டப்பட்டுள்ள பரந்த முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை வேறுபாடு அதிகபட்சத்தால் சுட்டிக்காட்டப்பட்டபடி, இந்த பொடிகளின் பொதுவான அமைப்பு உருவமற்றது என்பதைக் குறிக்கிறது. இவை மெட்டாஸ்டேபிள்/மீசோபேஸ் மழைப்பொழிவு இல்லாததைக் குறிக்கின்றன, அங்கு தூள் அதன் அசல் உருவமற்ற அமைப்பைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, அதே வெப்பநிலையில் (550 °C) தெளிக்கப்பட்ட தூள், ஆனால் 180 வினாடிகளுக்கு அடி மூலக்கூறில் விடப்பட்டது, படம் 13b இல் உள்ள அம்புகளால் சுட்டிக்காட்டப்பட்டபடி, நானோ அளவிலான தானியங்களின் மழைப்பொழிவைக் காட்டியது.