Nature.com ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్ పరిమిత CSS మద్దతును కలిగి ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను నిలిపివేయండి). ఈలోగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను శైలులు మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
దీర్ఘకాలిక ఇన్ఫెక్షన్ల అభివృద్ధిలో బయోఫిల్మ్‌లు ఒక ముఖ్యమైన భాగం, ముఖ్యంగా వైద్య పరికరాల విషయానికి వస్తే. ఈ సమస్య వైద్య సమాజానికి ఒక పెద్ద సవాలును అందిస్తుంది, ఎందుకంటే ప్రామాణిక యాంటీబయాటిక్స్ బయోఫిల్మ్‌లను చాలా పరిమిత స్థాయిలో మాత్రమే నాశనం చేయగలవు. బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటాన్ని నివారించడం వివిధ పూత పద్ధతులు మరియు కొత్త పదార్థాల అభివృద్ధికి దారితీసింది. బయోఫిల్మ్ ఏర్పడకుండా నిరోధించే విధంగా ఉపరితలాలను పూత పూయడం ఈ పద్ధతులు లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. విట్రియస్ మెటల్ మిశ్రమాలు, ముఖ్యంగా రాగి మరియు టైటానియం లోహాలను కలిగి ఉన్నవి, ఆదర్శవంతమైన యాంటీమైక్రోబయల్ పూతలుగా మారాయి. అదే సమయంలో, ఉష్ణోగ్రతకు సున్నితంగా ఉండే పదార్థాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి ఇది తగిన పద్ధతి కాబట్టి కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీ వాడకం పెరిగింది. యాంత్రిక మిశ్రమలోహ పద్ధతులను ఉపయోగించి Cu-Zr-Ni టెర్నరీతో కూడిన కొత్త యాంటీ బాక్టీరియల్ ఫిల్మ్ మెటాలిక్ గ్లాస్‌ను అభివృద్ధి చేయడం ఈ పరిశోధన లక్ష్యంలో భాగం. తుది ఉత్పత్తిని తయారు చేసే గోళాకార పొడిని తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ఉపరితలాలను చల్లగా చల్లడానికి ముడి పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు. స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో పోలిస్తే మెటల్ గ్లాస్ పూతతో కూడిన సబ్‌స్ట్రేట్‌లు బయోఫిల్మ్ నిర్మాణాన్ని కనీసం 1 లాగ్ ద్వారా గణనీయంగా తగ్గించగలిగాయి.
మానవ చరిత్ర అంతటా, ఏ సమాజమైనా దాని నిర్దిష్ట అవసరాలను తీర్చడానికి కొత్త పదార్థాలను ప్రవేశపెట్టడాన్ని అభివృద్ధి చేసి ప్రోత్సహించగలిగింది, ఫలితంగా ఉత్పాదకత పెరిగింది మరియు ప్రపంచీకరణ ఆర్థిక వ్యవస్థలో ర్యాంకింగ్ పెరిగింది1. ఇది ఎల్లప్పుడూ పదార్థాలు మరియు తయారీ పరికరాలను రూపొందించే మానవ సామర్థ్యంతో పాటు, ఆరోగ్యం, విద్య, పరిశ్రమ, ఆర్థిక శాస్త్రం, సంస్కృతి మరియు ఇతర రంగాలను ఒక దేశం లేదా ప్రాంతం నుండి మరొక దేశానికి సాధించడానికి పదార్థాలను తయారు చేయడానికి మరియు వర్గీకరించడానికి డిజైన్‌లకు ఆపాదించబడింది. దేశం లేదా ప్రాంతంతో సంబంధం లేకుండా పురోగతిని కొలుస్తారు2. 60 సంవత్సరాలుగా, పదార్థ శాస్త్రవేత్తలు ఒక ప్రధాన పనికి చాలా సమయాన్ని కేటాయించారు: కొత్త మరియు అధునాతన పదార్థాల కోసం అన్వేషణ. ఇటీవలి పరిశోధన ఇప్పటికే ఉన్న పదార్థాల నాణ్యత మరియు పనితీరును మెరుగుపరచడం, అలాగే పూర్తిగా కొత్త రకాల పదార్థాలను సంశ్లేషణ చేయడం మరియు కనిపెట్టడంపై దృష్టి సారించింది.
మిశ్రమలోహ మూలకాల జోడింపు, పదార్థం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని సవరించడం మరియు ఉష్ణ, యాంత్రిక లేదా ఉష్ణ యాంత్రిక చికిత్సా పద్ధతులను ఉపయోగించడం వలన వివిధ పదార్థాల యాంత్రిక, రసాయన మరియు భౌతిక లక్షణాలలో గణనీయమైన మెరుగుదల ఏర్పడింది. అదనంగా, ఇప్పటివరకు తెలియని సమ్మేళనాలు విజయవంతంగా సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. ఈ నిరంతర ప్రయత్నాలు సమిష్టిగా అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్ 2 అని పిలువబడే వినూత్న పదార్థాల కొత్త కుటుంబానికి దారితీశాయి. నానోక్రిస్టల్స్, నానోపార్టికల్స్, నానోట్యూబ్‌లు, క్వాంటం డాట్‌లు, జీరో-డైమెన్షనల్, అమార్ఫస్ మెటాలిక్ గ్లాసెస్ మరియు హై-ఎంట్రోపీ మిశ్రమాలు గత శతాబ్దం మధ్యకాలం నుండి ప్రపంచంలో కనిపించిన అధునాతన పదార్థాలకు కొన్ని ఉదాహరణలు. మెరుగైన లక్షణాలతో కూడిన కొత్త మిశ్రమాల తయారీ మరియు అభివృద్ధిలో, తుది ఉత్పత్తిలో మరియు దాని ఉత్పత్తి యొక్క ఇంటర్మీడియట్ దశలలో, అసమతుల్యత సమస్య తరచుగా జోడించబడుతుంది. సమతుల్యత నుండి గణనీయమైన విచలనాలను అనుమతించే కొత్త తయారీ పద్ధతుల పరిచయం ఫలితంగా, మెటాస్టేబుల్ మిశ్రమాల యొక్క పూర్తిగా కొత్త తరగతి, మెటాస్టేబుల్ మిశ్రమాలు, మెటాలిక్ గ్లాసెస్ అని పిలుస్తారు, కనుగొనబడింది.
1960లో కాల్టెక్‌లో ఆయన చేసిన పని, సెకనుకు దాదాపు మిలియన్ డిగ్రీల వేగంతో ద్రవాలను వేగంగా ఘనీభవించడం ద్వారా Au-25 at.% Si గ్లాసీ మిశ్రమలోహాలను సంశ్లేషణ చేసినప్పుడు లోహ మిశ్రమలోహాల భావనలో విప్లవాత్మక మార్పులు తెచ్చింది. 4 ప్రొఫెసర్ పాల్ డ్యూవ్స్ ఆవిష్కరణ చరిత్ర మెటల్ గ్లాసెస్ (MS) ప్రారంభాన్ని గుర్తించడమే కాకుండా, లోహ మిశ్రమలోహాల గురించి ప్రజలు ఎలా ఆలోచిస్తారనే దానిలో ఒక నమూనా మార్పుకు దారితీసింది. MS మిశ్రమలోహాల సంశ్లేషణలో మొట్టమొదటి మార్గదర్శక పరిశోధన నుండి, దాదాపు అన్ని లోహ గాజులు ఈ క్రింది పద్ధతుల్లో ఒకదాన్ని ఉపయోగించి పూర్తిగా పొందబడ్డాయి: (i) కరిగే లేదా ఆవిరి యొక్క వేగవంతమైన ఘనీకరణ, (ii) అణు లాటిస్ డిజార్డర్, (iii) స్వచ్ఛమైన లోహ మూలకాల మధ్య ఘన-స్థితి అమోర్ఫైజేషన్ ప్రతిచర్యలు మరియు (iv) మెటాస్టేబుల్ దశల ఘన దశ పరివర్తనలు.
స్ఫటికాల యొక్క నిర్వచించే లక్షణం అయిన స్ఫటికాలతో సంబంధం ఉన్న దీర్ఘ-శ్రేణి అణు క్రమం లేకపోవడం ద్వారా MGలు విభిన్నంగా ఉంటాయి. ఆధునిక ప్రపంచంలో, లోహ గాజు రంగంలో గొప్ప పురోగతి సాధించబడింది. ఇవి ఘన స్థితి భౌతిక శాస్త్రానికి మాత్రమే కాకుండా, లోహశాస్త్రం, ఉపరితల రసాయన శాస్త్రం, సాంకేతికత, జీవశాస్త్రం మరియు అనేక ఇతర రంగాలకు కూడా ఆసక్తిని కలిగించే ఆసక్తికరమైన లక్షణాలతో కూడిన కొత్త పదార్థాలు. ఈ కొత్త రకం పదార్థం కఠినమైన లోహాల నుండి భిన్నమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఇది వివిధ రంగాలలో సాంకేతిక అనువర్తనాలకు ఆసక్తికరమైన అభ్యర్థిగా మారుతుంది. వాటికి కొన్ని ముఖ్యమైన లక్షణాలు ఉన్నాయి: (i) అధిక యాంత్రిక డక్టిలిటీ మరియు దిగుబడి బలం, (ii) అధిక అయస్కాంత పారగమ్యత, (iii) తక్కువ బలవంతం, (iv) అసాధారణ తుప్పు నిరోధకత, (v) ఉష్ణోగ్రత స్వాతంత్ర్యం. వాహకత 6.7.
మెకానికల్ మిశ్రమలోహం (MA)1,8 అనేది సాపేక్షంగా కొత్త పద్ధతి, దీనిని మొదట 19839లో ప్రొఫెసర్ కెకె కోక్ మరియు అతని సహచరులు ప్రవేశపెట్టారు. వారు గది ఉష్ణోగ్రతకు చాలా దగ్గరగా పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్వచ్ఛమైన మూలకాల మిశ్రమాన్ని రుబ్బుకోవడం ద్వారా నిరాకార Ni60Nb40 పొడులను ఉత్పత్తి చేశారు. సాధారణంగా, MA ప్రతిచర్య రియాక్టర్‌లోని రియాక్టెంట్ పౌడర్‌ల వ్యాప్తి బంధం మధ్య జరుగుతుంది, సాధారణంగా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో తయారు చేయబడినది, బాల్ మిల్లులోకి. 10 (Fig. 1a, b). అప్పటి నుండి, ఈ యాంత్రికంగా ప్రేరేపించబడిన ఘన స్థితి ప్రతిచర్య పద్ధతిని తక్కువ (Fig. 1c) మరియు అధిక శక్తి బాల్ మిల్లులు మరియు రాడ్ మిల్లులు ఉపయోగించి కొత్త నిరాకార/లోహ గాజు మిశ్రమలోహం పొడులను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించారు. ముఖ్యంగా, ఈ పద్ధతిని Cu-Ta17 వంటి కలపలేని వ్యవస్థలను అలాగే Al-ట్రాన్సిషన్ మెటల్ (TM, Zr, Hf, Nb మరియు Ta)18,19 మరియు Fe-W20 వ్యవస్థల వంటి అధిక ద్రవీభవన స్థానం మిశ్రమాలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించారు. , దీనిని సాంప్రదాయ వంట పద్ధతులను ఉపయోగించి పొందలేము. అదనంగా, మెటల్ ఆక్సైడ్లు, కార్బైడ్లు, నైట్రైడ్లు, హైడ్రైడ్లు, కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు, నానోడైమండ్‌ల యొక్క నానోక్రిస్టలైన్ మరియు నానోకంపోజిట్ పౌడర్ కణాల పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తికి, అలాగే టాప్-డౌన్ విధానాన్ని ఉపయోగించి విస్తృత స్థిరీకరణకు MA అత్యంత శక్తివంతమైన నానోటెక్నాలజీ సాధనాల్లో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది. 1 మరియు మెటాస్టేబుల్ దశలు.
ఈ అధ్యయనంలో Cu50(Zr50-xNix)/SUS 304 మెటాలిక్ గ్లాస్ పూతను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే ఫాబ్రికేషన్ పద్ధతిని చూపించే స్కీమాటిక్. (a) తక్కువ-శక్తి బాల్ మిల్లింగ్ పద్ధతిని ఉపయోగించి Ni x (x; 10, 20, 30, మరియు 40 at.%) యొక్క వివిధ సాంద్రతలతో MC అల్లాయ్ పౌడర్‌ల తయారీ. (a) ప్రారంభ పదార్థం టూల్ స్టీల్ బాల్స్‌తో పాటు టూల్ సిలిండర్‌లోకి లోడ్ చేయబడుతుంది మరియు (b) He వాతావరణంతో నిండిన గ్లోవ్ బాక్స్‌లో మూసివేయబడుతుంది. (c) గ్రైండింగ్ సమయంలో బంతి కదలికను వివరించే గ్రైండింగ్ పాత్ర యొక్క పారదర్శక నమూనా. 50 గంటల తర్వాత పొందిన తుది పౌడర్ ఉత్పత్తిని SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్ (d) ను కోల్డ్ స్ప్రే కోట్ చేయడానికి ఉపయోగించారు.
బల్క్ మెటీరియల్ ఉపరితలాలు (సబ్‌స్ట్రేట్‌లు) విషయానికి వస్తే, ఉపరితల ఇంజనీరింగ్‌లో అసలు బల్క్ మెటీరియల్‌లో లేని కొన్ని భౌతిక, రసాయన మరియు సాంకేతిక లక్షణాలను అందించడానికి ఉపరితలాల (సబ్‌స్ట్రేట్‌లు) రూపకల్పన మరియు మార్పు ఉంటుంది. ఉపరితల చికిత్స ద్వారా సమర్థవంతంగా మెరుగుపరచగల కొన్ని లక్షణాలలో రాపిడి, ఆక్సీకరణ మరియు తుప్పు నిరోధకత, ఘర్షణ గుణకం, బయోఇనర్ట్‌నెస్, విద్యుత్ లక్షణాలు మరియు ఉష్ణ ఇన్సులేషన్ ఉన్నాయి, కొన్నింటిని పేర్కొనడానికి. ఉపరితల నాణ్యతను మెటలర్జికల్, యాంత్రిక లేదా రసాయన పద్ధతుల ద్వారా మెరుగుపరచవచ్చు. బాగా తెలిసిన ప్రక్రియగా, పూత అనేది మరొక పదార్థం నుండి తయారు చేయబడిన బల్క్ ఆబ్జెక్ట్ (సబ్‌స్ట్రేట్) యొక్క ఉపరితలంపై కృత్రిమంగా వర్తించే పదార్థం యొక్క ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పొరలుగా నిర్వచించబడింది. అందువల్ల, కావలసిన సాంకేతిక లేదా అలంకార లక్షణాలను సాధించడానికి, అలాగే పర్యావరణంతో ఆశించిన రసాయన మరియు భౌతిక పరస్పర చర్యల నుండి పదార్థాలను రక్షించడానికి పూతలను పాక్షికంగా ఉపయోగిస్తారు23.
కొన్ని మైక్రోమీటర్ల (10-20 మైక్రోమీటర్ల కంటే తక్కువ) నుండి 30 మైక్రోమీటర్ల కంటే ఎక్కువ లేదా అనేక మిల్లీమీటర్ల మందం వరకు తగిన రక్షణ పొరలను వర్తింపజేయడానికి వివిధ పద్ధతులు మరియు పద్ధతులను ఉపయోగించవచ్చు. సాధారణంగా, పూత ప్రక్రియలను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: (i) ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్, ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ మరియు హాట్ డిప్ గాల్వనైజింగ్‌తో సహా తడి పూత పద్ధతులు మరియు (ii) టంకం, హార్డ్‌ఫేసింగ్, భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ (PVD)తో సహా పొడి పూత పద్ధతులు. ), రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD), థర్మల్ స్ప్రే పద్ధతులు మరియు ఇటీవల కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతులు 24 (చిత్రం 1d).
బయోఫిల్మ్‌లను ఉపరితలాలకు తిరిగి మార్చలేని విధంగా జతచేయబడిన మరియు స్వీయ-ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులార్ పాలిమర్‌లతో (EPS) చుట్టుముట్టబడిన సూక్ష్మజీవుల సంఘాలుగా నిర్వచించారు. ఉపరితల పరిపక్వ బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటం వలన ఆహార ప్రాసెసింగ్, నీటి వ్యవస్థలు మరియు ఆరోగ్య సంరక్షణతో సహా అనేక పరిశ్రమలలో గణనీయమైన నష్టాలు సంభవించవచ్చు. మానవులలో, బయోఫిల్మ్‌లు ఏర్పడటంతో, 80% కంటే ఎక్కువ సూక్ష్మజీవుల ఇన్ఫెక్షన్ కేసులు (ఎంటర్‌బాక్టీరియాసి మరియు స్టెఫిలోకాకితో సహా) చికిత్స చేయడం కష్టం. అదనంగా, పరిపక్వ బయోఫిల్మ్‌లు ప్లాంక్టోనిక్ బాక్టీరియల్ కణాలతో పోలిస్తే యాంటీబయాటిక్ చికిత్సకు 1000 రెట్లు ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉన్నాయని నివేదించబడింది, ఇది ఒక ప్రధాన చికిత్సా సవాలుగా పరిగణించబడుతుంది. చారిత్రాత్మకంగా, సాధారణ సేంద్రీయ సమ్మేళనాల నుండి తీసుకోబడిన యాంటీమైక్రోబయల్ ఉపరితల పూత పదార్థాలు ఉపయోగించబడ్డాయి. అటువంటి పదార్థాలు తరచుగా మానవులకు హానికరమైన విషపూరిత భాగాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ,25,26 ఇది బ్యాక్టీరియా ప్రసారం మరియు పదార్థ క్షీణతను నివారించడంలో సహాయపడుతుంది.
బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటం వల్ల యాంటీబయాటిక్ చికిత్సకు విస్తృతమైన బ్యాక్టీరియా నిరోధకత, సురక్షితంగా వర్తించే ప్రభావవంతమైన యాంటీమైక్రోబయల్ మెమ్బ్రేన్ పూత ఉపరితలాన్ని అభివృద్ధి చేయవలసిన అవసరానికి దారితీసింది27. బాక్టీరియల్ కణాలు బంధించలేని మరియు సంశ్లేషణ కారణంగా బయోఫిల్మ్‌లను ఏర్పరచలేని భౌతిక లేదా రసాయన యాంటీ-అంటుకునే ఉపరితలం అభివృద్ధి చేయడం ఈ ప్రక్రియలో మొదటి విధానం27. రెండవ సాంకేతికత యాంటీమైక్రోబయల్ రసాయనాలను అవసరమైన చోట, అధిక సాంద్రీకృత మరియు అనుకూలీకరించిన పరిమాణంలో అందించే పూతలను అభివృద్ధి చేయడం. గ్రాఫేన్/జెర్మేనియం28, బ్లాక్ డైమండ్29 మరియు ZnO30-డోప్డ్ డైమండ్ లాంటి కార్బన్ పూతలు వంటి ప్రత్యేకమైన పూత పదార్థాల అభివృద్ధి ద్వారా దీనిని సాధించవచ్చు, ఇవి బ్యాక్టీరియాకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి, బయోఫిల్మ్ ఏర్పడటం వల్ల విషపూరితం మరియు నిరోధకత అభివృద్ధిని గరిష్టంగా పెంచే సాంకేతికత. అదనంగా, బ్యాక్టీరియా కాలుష్యం నుండి దీర్ఘకాలిక రక్షణను అందించే జెర్మిసైడల్ రసాయనాలను కలిగి ఉన్న పూతలు బాగా ప్రాచుర్యం పొందుతున్నాయి. ఈ మూడు విధానాలు పూత ఉపరితలాలపై యాంటీమైక్రోబయల్ కార్యకలాపాలను అమలు చేయగలవు, ప్రతి దాని స్వంత పరిమితులను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని అప్లికేషన్ వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు పరిగణించాలి.
ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న ఉత్పత్తులు జీవశాస్త్రపరంగా చురుకైన పదార్థాల కోసం రక్షణ పూతలను విశ్లేషించడానికి మరియు పరీక్షించడానికి సమయం లేకపోవడం వల్ల ఆటంకం కలిగిస్తున్నాయి. కంపెనీలు తమ ఉత్పత్తులు వినియోగదారులకు కావలసిన క్రియాత్మక అంశాలను అందిస్తాయని పేర్కొన్నాయి, అయితే, ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న ఉత్పత్తుల విజయానికి ఇది అడ్డంకిగా మారింది. ప్రస్తుతం వినియోగదారులకు అందుబాటులో ఉన్న యాంటీమైక్రోబయాల్స్‌లో వెండి నుండి తీసుకోబడిన సమ్మేళనాలు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఈ ఉత్పత్తులు సూక్ష్మజీవులకు హానికరమైన ప్రభావాల నుండి వినియోగదారులను రక్షించడానికి రూపొందించబడ్డాయి. ఆలస్యమైన యాంటీమైక్రోబయల్ ప్రభావం మరియు వెండి సమ్మేళనాల సంబంధిత విషపూరితం తక్కువ హానికరమైన ప్రత్యామ్నాయాన్ని అభివృద్ధి చేయడానికి పరిశోధకులపై ఒత్తిడిని పెంచుతాయి36,37. లోపల మరియు వెలుపల పనిచేసే గ్లోబల్ యాంటీమైక్రోబయల్ పూతను సృష్టించడం ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది. ఇది సంబంధిత ఆరోగ్య మరియు భద్రతా ప్రమాదాలతో వస్తుంది. మానవులకు తక్కువ హానికరమైన యాంటీమైక్రోబయల్ ఏజెంట్‌ను కనుగొనడం మరియు ఎక్కువ కాలం నిల్వ ఉండే పూత ఉపరితలాలలో దానిని ఎలా చేర్చాలో గుర్తించడం చాలా కోరుకునే లక్ష్యం38. తాజా యాంటీమైక్రోబయల్ మరియు యాంటీబయోఫిల్మ్ పదార్థాలు ప్రత్యక్ష సంబంధం ద్వారా లేదా క్రియాశీల ఏజెంట్ విడుదలైన తర్వాత దగ్గరి పరిధిలో బ్యాక్టీరియాను చంపడానికి రూపొందించబడ్డాయి. అవి ప్రారంభ బాక్టీరియల్ సంశ్లేషణను నిరోధించడం ద్వారా (ఉపరితలంపై ప్రోటీన్ పొర ఏర్పడకుండా నిరోధించడం సహా) లేదా సెల్ గోడతో జోక్యం చేసుకోవడం ద్వారా బ్యాక్టీరియాను చంపడం ద్వారా దీన్ని చేయగలవు.
ముఖ్యంగా, ఉపరితల పూత అనేది ఉపరితల లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి ఒక భాగం యొక్క ఉపరితలంపై మరొక పొరను వర్తించే ప్రక్రియ. ఉపరితల పూత యొక్క ఉద్దేశ్యం ఒక భాగం యొక్క ఉపరితల సమీప ప్రాంతం యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు/లేదా కూర్పును మార్చడం39. ఉపరితల పూత పద్ధతులను వేర్వేరు పద్ధతులుగా విభజించవచ్చు, ఇవి Fig. 2aలో సంగ్రహించబడ్డాయి. పూతను సృష్టించడానికి ఉపయోగించే పద్ధతిని బట్టి పూతలను ఉష్ణ, రసాయన, భౌతిక మరియు విద్యుత్ రసాయన వర్గాలుగా విభజించవచ్చు.
(ఎ) ప్రధాన ఉపరితల తయారీ పద్ధతులను చూపించే ఇన్‌సెట్, మరియు (బి) కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతి యొక్క ఎంచుకున్న ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు.
కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీకి సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రే టెక్నిక్‌లతో చాలా సారూప్యతలు ఉన్నాయి. అయితే, కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియ మరియు కోల్డ్ స్ప్రే పదార్థాలను ప్రత్యేకంగా ప్రత్యేకంగా చేసే కొన్ని కీలకమైన ప్రాథమిక లక్షణాలు కూడా ఉన్నాయి. కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీ ఇంకా శైశవ దశలోనే ఉంది, కానీ దీనికి గొప్ప భవిష్యత్తు ఉంది. కొన్ని సందర్భాల్లో, కోల్డ్ స్ప్రేయింగ్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలు సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రేయింగ్ టెక్నిక్‌ల పరిమితులను అధిగమించి గొప్ప ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి. ఇది సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ యొక్క ముఖ్యమైన పరిమితులను అధిగమిస్తుంది, దీనిలో పౌడర్‌ను కరిగించి సబ్‌స్ట్రేట్‌పై జమ చేయాలి. స్పష్టంగా, ఈ సాంప్రదాయ పూత ప్రక్రియ నానోక్రిస్టల్స్, నానోపార్టికల్స్, అమార్ఫస్ మరియు మెటాలిక్ గ్లాసెస్ వంటి చాలా ఉష్ణోగ్రత సున్నితమైన పదార్థాలకు తగినది కాదు. అదనంగా, థర్మల్ స్ప్రే కోటింగ్ మెటీరియల్స్ ఎల్లప్పుడూ అధిక స్థాయి సచ్ఛిద్రత మరియు ఆక్సైడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి. కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నాలజీకి థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ కంటే అనేక ముఖ్యమైన ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, అవి (i) సబ్‌స్ట్రేట్‌కు కనీస ఉష్ణ ఇన్‌పుట్, (ii) సబ్‌స్ట్రేట్ కోటింగ్‌ను ఎంచుకోవడంలో వశ్యత, (iii) దశ పరివర్తన మరియు ధాన్యం పెరుగుదల లేకపోవడం, (iv) అధిక అంటుకునే బలం1 .39 (Fig. 2b). అదనంగా, కోల్డ్ స్ప్రే పూత పదార్థాలు అధిక తుప్పు నిరోధకత, అధిక బలం మరియు కాఠిన్యం, అధిక విద్యుత్ వాహకత మరియు అధిక సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి41. కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియ యొక్క ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, ఈ పద్ధతిలో ఇప్పటికీ కొన్ని లోపాలు ఉన్నాయి, చిత్రం 2bలో చూపబడింది. Al2O3, TiO2, ZrO2, WC మొదలైన స్వచ్ఛమైన సిరామిక్ పౌడర్‌లను పూత పూసేటప్పుడు, కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతిని ఉపయోగించలేము. మరోవైపు, సిరామిక్/మెటల్ కాంపోజిట్ పౌడర్‌లను పూతలకు ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగించవచ్చు. ఇతర థర్మల్ స్ప్రేయింగ్ పద్ధతులకు కూడా ఇది వర్తిస్తుంది. కష్టతరమైన ఉపరితలాలు మరియు పైపు లోపలి భాగాలను పిచికారీ చేయడం ఇప్పటికీ కష్టం.
ప్రస్తుత పని పూతలకు ప్రారంభ పదార్థాలుగా మెటాలిక్ విట్రియస్ పౌడర్‌లను ఉపయోగించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నందున, సాంప్రదాయ థర్మల్ స్ప్రేయింగ్‌ను ఈ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగించలేమని స్పష్టమవుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మెటాలిక్ విట్రియస్ పౌడర్‌లు స్ఫటికీకరిస్తాయి.
వైద్య మరియు ఆహార పరిశ్రమలలో ఉపయోగించే చాలా పరికరాలు శస్త్రచికిత్సా పరికరాల ఉత్పత్తికి 12 నుండి 20 wt.% క్రోమియం కంటెంట్ కలిగిన ఆస్టెనిటిక్ స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మిశ్రమలోహాలు (SUS316 మరియు SUS304) నుండి తయారు చేయబడతాయి. ఉక్కు మిశ్రమాలలో మిశ్రమ మూలకంగా క్రోమియం లోహాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల ప్రామాణిక ఉక్కు మిశ్రమాల తుప్పు నిరోధకత గణనీయంగా మెరుగుపడుతుందని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది. స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ మిశ్రమాలు, వాటి అధిక తుప్పు నిరోధకత ఉన్నప్పటికీ, గణనీయమైన యాంటీమైక్రోబయల్ లక్షణాలను కలిగి ఉండవు38,39. ఇది వాటి అధిక తుప్పు నిరోధకతతో విభేదిస్తుంది. ఆ తరువాత, స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ బయోమెటీరియల్స్ ఉపరితలంపై బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు వలసరాజ్యం కారణంగా ప్రధానంగా సంక్రమణ మరియు వాపు అభివృద్ధిని అంచనా వేయడం సాధ్యమవుతుంది. బ్యాక్టీరియా సంశ్లేషణ మరియు బయోఫిల్మ్ నిర్మాణ మార్గాలతో సంబంధం ఉన్న ముఖ్యమైన ఇబ్బందుల కారణంగా గణనీయమైన ఇబ్బందులు తలెత్తవచ్చు, ఇది పేలవమైన ఆరోగ్యానికి దారితీస్తుంది, ఇది మానవ ఆరోగ్యాన్ని ప్రత్యక్షంగా లేదా పరోక్షంగా ప్రభావితం చేసే అనేక పరిణామాలను కలిగి ఉంటుంది.
ఈ అధ్యయనం కువైట్ ఫౌండేషన్ ఫర్ ది అడ్వాన్స్‌మెంట్ ఆఫ్ సైన్స్ (KFAS) ద్వారా నిధులు సమకూర్చబడిన ప్రాజెక్ట్ యొక్క మొదటి దశ, కాంట్రాక్ట్ నెం. 2010-550401, MA టెక్నాలజీని ఉపయోగించి మెటాలిక్ గ్లాసీ Cu-Zr-Ni టెర్నరీ పౌడర్‌లను ఉత్పత్తి చేసే సాధ్యాసాధ్యాలను పరిశోధించడానికి (పట్టిక). 1) SUS304 యాంటీ బాక్టీరియల్ సర్ఫేస్ ప్రొటెక్షన్ ఫిల్మ్/కోటింగ్ ఉత్పత్తి కోసం. జనవరి 2023లో ప్రారంభం కానున్న ఈ ప్రాజెక్ట్ యొక్క రెండవ దశ, గాల్వానిక్ తుప్పు లక్షణాలు మరియు వ్యవస్థ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను వివరంగా అధ్యయనం చేస్తుంది. వివిధ రకాల బ్యాక్టీరియా కోసం వివరణాత్మక సూక్ష్మజీవ పరీక్షలు నిర్వహించబడతాయి.
ఈ వ్యాసం పదనిర్మాణ మరియు నిర్మాణ లక్షణాల ఆధారంగా గాజు నిర్మాణ సామర్థ్యం (GFA) పై Zr మిశ్రమం కంటెంట్ ప్రభావాన్ని చర్చిస్తుంది. అదనంగా, పౌడర్ కోటెడ్ మెటల్ గ్లాస్/SUS304 కాంపోజిట్ యొక్క యాంటీ బాక్టీరియల్ లక్షణాలను కూడా చర్చించారు. అదనంగా, తయారు చేయబడిన మెటాలిక్ గ్లాస్ వ్యవస్థల యొక్క సూపర్ కూల్డ్ ద్రవ ప్రాంతంలో కోల్డ్ స్ప్రేయింగ్ సమయంలో సంభవించే మెటాలిక్ గ్లాస్ పౌడర్ల నిర్మాణాత్మక పరివర్తన యొక్క అవకాశాన్ని పరిశోధించడానికి కొనసాగుతున్న పని జరిగింది. ఈ అధ్యయనంలో Cu50Zr30Ni20 మరియు Cu50Zr20Ni30 మెటాలిక్ గాజు మిశ్రమాలను ప్రాతినిధ్య ఉదాహరణలుగా ఉపయోగించారు.
ఈ విభాగం తక్కువ-శక్తి బాల్ మిల్లింగ్ సమయంలో ఎలిమెంటల్ Cu, Zr మరియు Ni యొక్క పౌడర్లలో పదనిర్మాణ మార్పులను ప్రదర్శిస్తుంది. Cu50Zr20Ni30 మరియు Cu50Zr40Ni10 లను కలిగి ఉన్న రెండు వేర్వేరు వ్యవస్థలను ఉదాహరణగా ఉపయోగిస్తారు. MA ప్రక్రియను మూడు ప్రత్యేక దశలుగా విభజించవచ్చు, గ్రైండింగ్ దశలో పొందిన పౌడర్ యొక్క మెటలోగ్రాఫిక్ లక్షణం ద్వారా ఇది రుజువు అవుతుంది (Fig. 3).
బంతి గ్రైండింగ్ యొక్క వివిధ దశల తర్వాత పొందిన యాంత్రిక మిశ్రమలోహాల (MA) పౌడర్ల యొక్క మెటలోగ్రాఫిక్ లక్షణాలు. 3, 12 మరియు 50 గంటల పాటు తక్కువ శక్తి బాల్ మిల్లింగ్ తర్వాత పొందిన MA మరియు Cu50Zr40Ni10 పౌడర్ల ఫీల్డ్ ఎమిషన్ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-SEM) చిత్రాలు Cu50Zr20Ni30 వ్యవస్థ కోసం (a), (c) మరియు (e) లలో చూపబడ్డాయి, అదే MA లో. సమయం తర్వాత తీసిన Cu50Zr40Ni10 వ్యవస్థ యొక్క సంబంధిత చిత్రాలు (b), (d), మరియు (f) లలో చూపబడ్డాయి.
బాల్ మిల్లింగ్ సమయంలో, లోహపు పొడికి బదిలీ చేయగల ప్రభావవంతమైన గతిశక్తి పారామితుల కలయిక ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది, ఇది Fig. 1aలో చూపబడింది. ఇందులో బంతులు మరియు పౌడర్‌ల మధ్య ఢీకొనడం, గ్రైండింగ్ మీడియా మధ్య లేదా వాటి మధ్య ఇరుక్కుపోయిన పౌడర్ యొక్క షీర్ కంప్రెషన్, పడిపోతున్న బంతుల నుండి వచ్చే ప్రభావాలు, బాల్ మిల్లు యొక్క కదిలే శరీరాల మధ్య పౌడర్ డ్రాగ్ వల్ల కలిగే షీర్ మరియు వేర్ మరియు లోడ్ చేయబడిన సంస్కృతి ద్వారా ప్రచారం చేసే పడిపోతున్న బంతుల గుండా వెళుతున్న షాక్ వేవ్ (Fig. 1a) ఉన్నాయి. ఎలెమెంటర్ పోరోష్కి Cu, Zr మరియు Ni బైలి సిల్నో ఫార్మర్మిరోవాని ఇజ్-జా హాలోడ్నోయ్ స్వర్కి ఆన్ రానేయ్ స్టడీ (ఛాడీ 3), ప్రైవేలో క్ ఒబ్రజోవానియు క్రూప్నరీ చస్తీస్ పోరోష్కా (> 1 మిమీ మరియు డైమెట్రే). MA (3 h) ప్రారంభ దశలో కోల్డ్ వెల్డింగ్ కారణంగా ఎలిమెంటల్ Cu, Zr మరియు Ni పౌడర్లు తీవ్రంగా వైకల్యానికి గురయ్యాయి, దీని ఫలితంగా పెద్ద పౌడర్ కణాలు (> 1 మిమీ వ్యాసం కలిగిన) ఏర్పడతాయి.ఈ పెద్ద మిశ్రమ కణాలు అంజీర్ 3a,b లో చూపిన విధంగా మిశ్రమ మూలకాల (Cu, Zr, Ni) మందపాటి పొరల ఏర్పాటు ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. MA సమయం 12 h (ఇంటర్మీడియట్ దశ) కు పెరగడం బాల్ మిల్లు యొక్క గతి శక్తిలో పెరుగుదలకు దారితీసింది, ఇది అంజీర్ 3c, city లో చూపిన విధంగా మిశ్రమ పొడిని చిన్న పొడులుగా (200 μm కంటే తక్కువ) కుళ్ళిపోవడానికి దారితీసింది. ఈ దశలో, అనువర్తిత కోత శక్తి అంజీర్ 3c, d లో చూపిన విధంగా సన్నని Cu, Zr, Ni సూచన పొరలతో కొత్త లోహ ఉపరితలం ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది. రేకుల ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద పొరలను గ్రైండింగ్ చేయడం ఫలితంగా, కొత్త దశల ఏర్పాటుతో ఘన-దశ ప్రతిచర్యలు సంభవిస్తాయి.
MA ప్రక్రియ యొక్క క్లైమాక్స్‌లో (50 గంటల తర్వాత), ఫ్లేక్ మెటలోగ్రఫీ చాలా తక్కువగా గుర్తించబడింది (Fig. 3e, f), మరియు పౌడర్ యొక్క పాలిష్ చేసిన ఉపరితలంపై మిర్రర్ మెటలోగ్రఫీ గమనించబడింది. దీని అర్థం MA ప్రక్రియ పూర్తయింది మరియు ఒకే ప్రతిచర్య దశ సృష్టించబడింది. Fig. 3e (I, II, III), f, v, vi) లో సూచించబడిన ప్రాంతాల మూలక కూర్పును ఫీల్డ్ ఎమిషన్ స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-SEM) ను ఉపయోగించి శక్తి వ్యాప్తి చెందుతున్న ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ (EDS) తో కలిపి నిర్ణయించారు. (IV).
పట్టికలో. 2 మిశ్రమ మూలకాల యొక్క మూలక సాంద్రతలు అంజీర్ 3e, f లో ఎంచుకున్న ప్రతి ప్రాంతం యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో శాతంగా చూపబడ్డాయి. ఈ ఫలితాలను పట్టిక 1 లో ఇవ్వబడిన Cu50Zr20Ni30 మరియు Cu50Zr40Ni10 యొక్క ప్రారంభ నామమాత్ర కూర్పులతో పోల్చడం వలన ఈ రెండు తుది ఉత్పత్తుల కూర్పులు నామమాత్ర కూర్పులకు చాలా దగ్గరగా ఉన్నాయని చూపిస్తుంది. అదనంగా, అంజీర్ 3e,f లో జాబితా చేయబడిన ప్రాంతాలకు భాగాల సాపేక్ష విలువలు ఒక ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి ప్రతి నమూనా యొక్క కూర్పులో గణనీయమైన క్షీణత లేదా వైవిధ్యాన్ని సూచించవు. ఒక ప్రాంతం నుండి మరొక ప్రాంతానికి కూర్పులో ఎటువంటి మార్పు లేకపోవడం దీనికి నిదర్శనం. ఇది పట్టిక 2 లో చూపిన విధంగా ఏకరీతి మిశ్రమం పొడుల ఉత్పత్తిని సూచిస్తుంది.
Fig. 4a-d లో చూపిన విధంగా, Cu50(Zr50-xNix) తుది ఉత్పత్తి పొడి యొక్క FE-SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు 50 MA సార్లు తర్వాత పొందబడ్డాయి, ఇక్కడ x వరుసగా 10, 20, 30 మరియు 40 at.%. ఈ గ్రైండింగ్ దశ తర్వాత, వాన్ డెర్ వాల్స్ ప్రభావం కారణంగా పొడి సముదాయమవుతుంది, ఇది చిత్రం 4 లో చూపిన విధంగా 73 నుండి 126 nm వ్యాసం కలిగిన అల్ట్రాఫైన్ కణాలతో కూడిన పెద్ద సముదాయాల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది.
50 గంటల MA తర్వాత పొందిన Cu50(Zr50-xNix) పౌడర్ల యొక్క స్వరూప లక్షణాలు. Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 వ్యవస్థల కోసం, 50 MA తర్వాత పొందిన పౌడర్ల యొక్క FE-SEM చిత్రాలు వరుసగా (a), (b), (c), మరియు (d) లలో చూపబడ్డాయి.
కోల్డ్ స్ప్రే ఫీడర్‌లోకి పౌడర్‌లను లోడ్ చేసే ముందు, వాటిని మొదట విశ్లేషణాత్మక గ్రేడ్ ఇథనాల్‌లో 15 నిమిషాలు సోనికేట్ చేసి, ఆపై 150° C వద్ద 2 గంటలు ఎండబెట్టారు. పూత ప్రక్రియలో తరచుగా అనేక తీవ్రమైన సమస్యలను కలిగించే సముదాయాన్ని విజయవంతంగా ఎదుర్కోవడానికి ఈ దశ తీసుకోవాలి. MA ప్రక్రియ పూర్తయిన తర్వాత, మిశ్రమం పౌడర్‌ల సజాతీయతను పరిశోధించడానికి మరిన్ని అధ్యయనాలు నిర్వహించబడ్డాయి. అత్తి. 5a–dలో వరుసగా 50 గంటల సమయం M తర్వాత తీసిన Cu50Zr30Ni20 మిశ్రమం యొక్క Cu, Zr మరియు Ni మిశ్రమ మూలకాల యొక్క FE-SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు మరియు సంబంధిత EDS చిత్రాలను చూపుతాయి. ఈ దశ తర్వాత పొందిన మిశ్రమం పౌడర్‌లు సజాతీయంగా ఉన్నాయని గమనించాలి, ఎందుకంటే అవి చిత్రం 5లో చూపిన విధంగా సబ్-నానోమీటర్ స్థాయికి మించి ఎటువంటి కూర్పు హెచ్చుతగ్గులను ప్రదర్శించవు.
FE-SEM/ఎనర్జీ డిస్పర్సివ్ ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోస్కోపీ (EDS) ద్వారా 50 MA తర్వాత పొందిన MG Cu50Zr30Ni20 పౌడర్‌లోని మూలకాల యొక్క స్వరూపం మరియు స్థానిక పంపిణీ. (a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα, మరియు (d) Ni-Kα యొక్క SEM మరియు X-రే EDS ఇమేజింగ్.
50 గంటల MA తర్వాత పొందిన యాంత్రికంగా మిశ్రమం చేయబడిన Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, మరియు Cu50Zr20Ni30 పౌడర్ల యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు వరుసగా అంజీర్ 6a–dలో చూపబడ్డాయి. ఈ గ్రైండింగ్ దశ తర్వాత, విభిన్న Zr సాంద్రతలు కలిగిన అన్ని నమూనాలు అంజీర్ 6లో చూపబడిన లక్షణ హాలో డిఫ్యూజన్ నమూనాలతో నిరాకార నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్నాయి.
MA తర్వాత 50 గంటలకు Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), మరియు Cu50Zr20Ni30 (d) పౌడర్ల యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు. మినహాయింపు లేకుండా అన్ని నమూనాలలో హాలో-డిఫ్యూజన్ నమూనా గమనించబడింది, ఇది నిరాకార దశ ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది.
వివిధ MA సమయాల్లో బాల్ మిల్లింగ్ ఫలితంగా ఏర్పడే పౌడర్ల యొక్క స్థానిక నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు నిర్మాణాత్మక మార్పులను గమనించడానికి హై రిజల్యూషన్ ఫీల్డ్ ఎమిషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-HRTEM) ఉపయోగించబడింది. Cu50Zr30Ni20 మరియు Cu50Zr40Ni10 పౌడర్‌లను గ్రైండింగ్ చేసే ప్రారంభ (6 గం) మరియు ఇంటర్మీడియట్ (18 గం) దశల తర్వాత FE-HRTEM పద్ధతి ద్వారా పొందిన పౌడర్‌ల చిత్రాలు వరుసగా అంజీర్ 7aలో చూపబడ్డాయి. MA యొక్క 6 గం తర్వాత పొందిన పౌడర్ యొక్క ప్రకాశవంతమైన-క్షేత్ర చిత్రం (BFI) ప్రకారం, పౌడర్ fcc-Cu, hcp-Zr మరియు fcc-Ni మూలకాల యొక్క స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన సరిహద్దులతో పెద్ద ధాన్యాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు అంజీర్ 7aలో చూపిన విధంగా ప్రతిచర్య దశ ఏర్పడటానికి ఎటువంటి సంకేతాలు లేవు. అదనంగా, మధ్య ప్రాంతం (a) నుండి తీసుకున్న సహసంబంధమైన ఎంచుకున్న ప్రాంత వివర్తన నమూనా (SADP) ఒక పదునైన వివర్తన నమూనాను (Fig. 7b) వెల్లడించింది, ఇది పెద్ద స్ఫటికాల ఉనికిని మరియు రియాక్టివ్ దశ లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది.
ప్రారంభ (6 గం) మరియు ఇంటర్మీడియట్ (18 గం) దశల తర్వాత పొందిన MA పౌడర్ యొక్క స్థానిక నిర్మాణ లక్షణాలు. (ఎ) 6 గంటల పాటు MA చికిత్స తర్వాత Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క అధిక రిజల్యూషన్ ఫీల్డ్ ఎమిషన్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (FE-HRTEM) మరియు (బి) సంబంధిత ఎంచుకున్న ఏరియా డిఫ్రాక్టోగ్రామ్ (SADP). 18 గంటల MA తర్వాత పొందిన Cu50Zr40Ni10 యొక్క FE-HRTEM చిత్రం (సి)లో చూపబడింది.
అత్తి 7c లో చూపిన విధంగా, MA వ్యవధిని 18 గంటలకు పెంచడం వల్ల ప్లాస్టిక్ వైకల్యంతో కలిపి తీవ్రమైన లాటిస్ లోపాలు ఏర్పడ్డాయి. MA ప్రక్రియ యొక్క ఈ మధ్యంతర దశలో, పౌడర్‌లో వివిధ లోపాలు కనిపిస్తాయి, వాటిలో స్టాకింగ్ ఫాల్ట్‌లు, లాటిస్ లోపాలు మరియు పాయింట్ లోపాలు ఉన్నాయి (చిత్రం 7). ఈ లోపాలు ధాన్యం సరిహద్దుల వెంట పెద్ద ధాన్యాలు 20 nm కంటే తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్న ఉప ధాన్యాలుగా విభజించబడతాయి (చిత్రం 7c).
36 h MA కోసం మిల్లింగ్ చేయబడిన Cu50Z30Ni20 పౌడర్ యొక్క స్థానిక నిర్మాణం, Fig. 8aలో చూపిన విధంగా, ఒక నిరాకార సన్నని మాతృకలో పొందుపరచబడిన అల్ట్రాఫైన్ నానోగ్రెయిన్‌ల ఏర్పాటు ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. EMF యొక్క స్థానిక విశ్లేషణ, Fig. 8aలో చూపిన నానోక్లస్టర్‌లు చికిత్స చేయని Cu, Zr మరియు Ni పౌడర్ మిశ్రమాలతో సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని చూపించింది. మాతృకలో Cu యొక్క కంటెంట్ ~32 at.% (పేలవమైన జోన్) నుండి ~74 at.% (రిచ్ జోన్) వరకు ఉంటుంది, ఇది వైవిధ్య ఉత్పత్తుల ఏర్పాటును సూచిస్తుంది. అదనంగా, ఈ దశలో మిల్లింగ్ తర్వాత పొందిన పౌడర్‌ల సంబంధిత SADPలు Fig. 8bలో చూపిన విధంగా, చికిత్స చేయని మిశ్రమ మూలకాలతో సంబంధం ఉన్న పదునైన బిందువులతో అతివ్యాప్తి చెందుతున్న ప్రాథమిక మరియు ద్వితీయ హాలో-డిఫ్యూజన్ నిరాకార దశ వలయాలను చూపుతాయి.
బియాండ్ 36 h-Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క నానోస్కేల్ స్థానిక నిర్మాణ లక్షణాలు. (ఎ) ప్రకాశవంతమైన ఫీల్డ్ ఇమేజ్ (BFI) మరియు సంబంధిత (బి) 36 h MA కోసం మిల్లింగ్ తర్వాత పొందిన Cu50Zr30Ni20 పౌడర్ యొక్క SADP.
MA ప్రక్రియ (50 h) ముగిసే సమయానికి, Cu50(Zr50-xNix), X, 10, 20, 30, మరియు 40 at.% పౌడర్లు, మినహాయింపు లేకుండా, అమోర్ఫస్ దశ యొక్క చిక్కైన స్వరూపాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది చిత్రంలో చూపబడింది. ప్రతి కూర్పు యొక్క సంబంధిత SADSలో పాయింట్ డిఫ్రాక్షన్ లేదా పదునైన కంకణాకార నమూనాలను కనుగొనలేకపోయాము. ఇది చికిత్స చేయని స్ఫటికాకార లోహం లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది, కానీ అమోర్ఫస్ మిశ్రమం పొడి ఏర్పడటాన్ని సూచిస్తుంది. హాలో డిఫ్యూజన్ నమూనాలను చూపించే ఈ సహసంబంధమైన SADPలు తుది ఉత్పత్తి పదార్థంలో అమోర్ఫస్ దశల అభివృద్ధికి సాక్ష్యంగా కూడా ఉపయోగించబడ్డాయి.
Cu50 MS వ్యవస్థ (Zr50-xNix) యొక్క తుది ఉత్పత్తి యొక్క స్థానిక నిర్మాణం. MA యొక్క 50 గంటల తర్వాత పొందిన (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30, మరియు (d) Cu50Zr10Ni40 యొక్క FE-HRTEM మరియు సహసంబంధమైన నానోబీమ్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు (NBDP).
అవకలన స్కానింగ్ క్యాలరీమెట్రీని ఉపయోగించి, గాజు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత (Tg), సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్ రీజియన్ (ΔTx) మరియు స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత (Tx) యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని Cu50(Zr50-xNix) అమోర్ఫస్ సిస్టమ్‌లోని Ni (x) కంటెంట్‌పై ఆధారపడి అధ్యయనం చేశారు. He వాయు ప్రవాహంలో (DSC) లక్షణాలు. MA తర్వాత 50 h కోసం పొందిన Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, మరియు Cu50Zr10Ni40 అమోర్ఫస్ మిశ్రమాల పౌడర్‌ల DSC వక్రతలు వరుసగా అంజీర్ 10a, b, e లలో చూపబడ్డాయి. అమోర్ఫస్ Cu50Zr20Ni30 యొక్క DSC వక్రత అంజీర్ 10వ శతాబ్దంలో విడిగా చూపబడింది, అదే సమయంలో, DSCలో ~700°Cకి వేడి చేయబడిన Cu50Zr30Ni20 నమూనా అంజీర్ 10gలో చూపబడింది.
MA తర్వాత 50 గంటల పాటు పొందిన Cu50(Zr50-xNix) MG పౌడర్ల ఉష్ణ స్థిరత్వం గాజు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత (Tg), స్ఫటికీకరణ ఉష్ణోగ్రత (Tx) మరియు సూపర్ కూల్డ్ లిక్విడ్ రీజియన్ (ΔTx) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. MA తర్వాత 50 గంటల పాటు Cu50Zr40Ni10 (a), Cu50Zr30Ni20 (b), Cu50Zr20Ni30 (c), మరియు (e) Cu50Zr10Ni40 MG అల్లాయ్ పౌడర్ల డిఫరెన్షియల్ స్కానింగ్ కెలోరిమీటర్ (DSC) పౌడర్ల థర్మోగ్రామ్‌లు. DSCలో ~700°C కు వేడి చేయబడిన Cu50Zr30Ni20 నమూనా యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనా (XRD) (d)లో చూపబడింది.
చిత్రం 10లో చూపిన విధంగా, వేర్వేరు నికెల్ సాంద్రతలు (x) కలిగిన అన్ని కూర్పులకు DSC వక్రతలు రెండు వేర్వేరు సందర్భాలను సూచిస్తాయి, ఒకటి ఎండోథెర్మిక్ మరియు మరొకటి ఎక్సోథెర్మిక్. మొదటి ఎండోథెర్మిక్ సంఘటన Tgకి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు రెండవది Txతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. Tg మరియు Tx మధ్య ఉన్న క్షితిజ సమాంతర స్పాన్ ప్రాంతాన్ని సబ్‌కూల్డ్ లిక్విడ్ ఏరియా (ΔTx = Tx – Tg) అంటారు. 526°C మరియు 612°C వద్ద ఉంచబడిన Cu50Zr40Ni10 నమూనా (Fig. 10a) యొక్క Tg మరియు Tx, 482°C మరియు 563°C యొక్క తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వైపు % వద్ద కంటెంట్ (x)ని 20కి మారుస్తాయని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. చిత్రం 10bలో చూపిన విధంగా వరుసగా పెరుగుతున్న Ni కంటెంట్ (x)తో °C. పర్యవసానంగా, Cu50Zr30Ni20 (Fig. 10b) కోసం ΔTx Cu50Zr40Ni10 86°С (Fig. 10a) నుండి 81°Сకి తగ్గుతుంది. MC Cu50Zr40Ni10 మిశ్రమం కోసం, Tg, Tx మరియు ΔTx విలువలలో 447°С, 526°С మరియు 79°С స్థాయిలకు తగ్గుదల కూడా గమనించబడింది (Fig. 10b). Ni కంటెంట్ పెరుగుదల MS మిశ్రమం యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుందని ఇది సూచిస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, MC Cu50Zr20Ni30 మిశ్రమం యొక్క Tg (507 °C) విలువ MC Cu50Zr40Ni10 మిశ్రమం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది; అయినప్పటికీ, దాని Tx దానితో పోల్చదగిన విలువను చూపిస్తుంది (612 °C). అందువల్ల, ΔTx అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా అధిక విలువను (87°C) కలిగి ఉంది. 10వ శతాబ్దం
Cu50Zr20Ni30 MC మిశ్రమలోహాన్ని ఉదాహరణగా ఉపయోగించి, Cu50(Zr50-xNix) MC వ్యవస్థ, ఒక పదునైన ఎక్సోథర్మిక్ శిఖరం ద్వారా fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10, మరియు orthorhombic-ZrNi స్ఫటికాకార దశలుగా స్ఫటికీకరిస్తుంది (Fig. 10c). ఈ దశ పరివర్తన నిరాకార నుండి స్ఫటికాకారానికి MG నమూనా యొక్క ఎక్స్-రే వివర్తన విశ్లేషణ ద్వారా నిర్ధారించబడింది (Fig. 10d), దీనిని DSCలో 700 °Cకి వేడి చేశారు.
అంజీర్ 11 ప్రస్తుత పనిలో నిర్వహించిన కోల్డ్ స్ప్రే ప్రక్రియలో తీసిన ఛాయాచిత్రాలను చూపిస్తుంది. ఈ అధ్యయనంలో, MA తర్వాత 50 గంటల పాటు సంశ్లేషణ చేయబడిన మెటల్ గ్లాసీ పౌడర్ కణాలను (ఉదాహరణగా Cu50Zr20Ni30 ఉపయోగించి) యాంటీ బాక్టీరియల్ ముడి పదార్థంగా ఉపయోగించారు మరియు స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ ప్లేట్ (SUS304) కోల్డ్ స్ప్రే పూతతో ఉంది. థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ సిరీస్‌లో పూత కోసం కోల్డ్ స్ప్రే పద్ధతిని ఎంచుకున్నారు ఎందుకంటే ఇది థర్మల్ స్ప్రే టెక్నాలజీ సిరీస్‌లో అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతి, ఇక్కడ దీనిని అమోర్ఫస్ మరియు నానోక్రిస్టలైన్ పౌడర్‌ల వంటి మెటాస్టాస్టేబుల్ హీట్ సెన్సిటివ్ పదార్థాలకు ఉపయోగించవచ్చు. దశ. పరివర్తనలకు లోబడి ఉండదు. ఈ పద్ధతిని ఎంచుకోవడంలో ఇది ప్రధాన అంశం. శీతల నిక్షేపణ ప్రక్రియ అధిక-వేగ కణాలను ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది, ఇవి కణాల గతి శక్తిని ఉపరితలం లేదా గతంలో జమ చేసిన కణాలతో ప్రభావంపై ప్లాస్టిక్ వైకల్యం, వైకల్యం మరియు వేడిగా మారుస్తాయి.
550°C వద్ద MG/SUS 304 యొక్క ఐదు వరుస తయారీలకు ఉపయోగించే కోల్డ్ స్ప్రే విధానాన్ని ఫీల్డ్ ఛాయాచిత్రాలు చూపిస్తున్నాయి.
పూత ఏర్పడేటప్పుడు కణాల గతి శక్తి, అలాగే ప్రతి కణం యొక్క మొమెంటం, ప్లాస్టిక్ డిఫార్మేషన్ (మాతృకలో ప్రాథమిక కణాలు మరియు ఇంటర్‌పార్టికల్ ఇంటరాక్షన్‌లు మరియు కణాల ఇంటరాక్షన్‌లు), ఘనపదార్థాల ఇంటర్‌స్టీషియల్ నాట్‌లు, కణాల మధ్య భ్రమణం, డిఫార్మేషన్ మరియు పరిమితి తాపన వంటి విధానాల ద్వారా ఇతర రకాల శక్తిగా మార్చబడాలి 39. అదనంగా, ఇన్‌కమింగ్ గతి శక్తి అంతా ఉష్ణ శక్తి మరియు డిఫార్మేషన్ శక్తిగా మార్చబడకపోతే, ఫలితం సాగే తాకిడి అవుతుంది, అంటే కణాలు ప్రభావం తర్వాత బౌన్స్ అవుతాయి. కణం/ఉపరితల పదార్థానికి వర్తించే ప్రభావ శక్తిలో 90% స్థానిక వేడిగా మార్చబడుతుందని గమనించబడింది 40. అదనంగా, ప్రభావ ఒత్తిడిని వర్తింపజేసినప్పుడు, కణం/ఉపరితల సంపర్క ప్రాంతంలో చాలా తక్కువ సమయంలో అధిక ప్లాస్టిక్ స్ట్రెయిన్ రేట్లు సాధించబడతాయి41,42.
ప్లాస్టిక్ వైకల్యాన్ని సాధారణంగా శక్తి వెదజల్లే ప్రక్రియగా లేదా ఇంటర్‌ఫేషియల్ ప్రాంతంలో ఉష్ణ మూలంగా పరిగణిస్తారు. అయితే, ఇంటర్‌ఫేషియల్ ప్రాంతంలో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల సాధారణంగా ఇంటర్‌ఫేషియల్ ద్రవీభవనానికి లేదా అణువుల పరస్పర వ్యాప్తి యొక్క గణనీయమైన ఉద్దీపనకు సరిపోదు. కోల్డ్ స్ప్రే టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించినప్పుడు సంభవించే పౌడర్ సంశ్లేషణ మరియు స్థిరపడటంపై ఈ మెటాలిక్ విట్రియస్ పౌడర్‌ల లక్షణాల ప్రభావాన్ని రచయితలకు తెలిసిన ఏ ప్రచురణ కూడా పరిశోధించలేదు.
MG Cu50Zr20Ni30 మిశ్రమం పొడి యొక్క BFIని SUS 304 ఉపరితలంపై నిక్షిప్తం చేసిన Fig. 12aలో చూడవచ్చు (Fig. 11, 12b). చిత్రంలో చూడగలిగినట్లుగా, పూత పూసిన పొడిలు వాటి అసలు నిరాకార నిర్మాణాన్ని నిలుపుకుంటాయి ఎందుకంటే అవి ఎటువంటి స్ఫటికాకార లక్షణాలు లేదా లాటిస్ లోపాలు లేకుండా సున్నితమైన చిక్కైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. మరోవైపు, చిత్రం విదేశీ దశ ఉనికిని సూచిస్తుంది, MG-పూత పూసిన పొడి మాతృకలో చేర్చబడిన నానోపార్టికల్స్ ద్వారా ఇది రుజువు అవుతుంది (Fig. 12a). చిత్రం 12c ప్రాంతం I (Fig. 12a)తో అనుబంధించబడిన ఇండెక్స్డ్ నానోబీమ్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనా (NBDP)ని చూపిస్తుంది. Fig. 12cలో చూపిన విధంగా, NBDP నిరాకార నిర్మాణం యొక్క బలహీనమైన హాలో-డిఫ్యూజన్ నమూనాను ప్రదర్శిస్తుంది మరియు స్ఫటికాకార పెద్ద క్యూబిక్ మెటాస్టేబుల్ Zr2Ni దశ మరియు టెట్రాగోనల్ CuO దశకు అనుగుణంగా పదునైన మచ్చలతో సహజీవనం చేస్తుంది. సూపర్‌సోనిక్ ప్రవాహంలో స్ప్రే గన్ యొక్క నాజిల్ నుండి SUS 304 కి బహిరంగ ప్రదేశంలో కదిలేటప్పుడు పౌడర్ ఆక్సీకరణం చెందడం ద్వారా CuO ఏర్పడటాన్ని వివరించవచ్చు. మరోవైపు, మెటల్ గ్లాసీ పౌడర్‌ల డీవిట్రిఫికేషన్ ఫలితంగా 550°C వద్ద 30 నిమిషాలు కోల్డ్ స్ప్రే ట్రీట్‌మెంట్ తర్వాత పెద్ద క్యూబిక్ దశలు ఏర్పడ్డాయి.
(ఎ) (బి) SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్‌పై నిక్షిప్తం చేయబడిన MG పౌడర్ యొక్క FE-HRTEM చిత్రం (చిత్రం ఇన్‌సెట్). (ఎ)లో చూపబడిన రౌండ్ సింబల్ యొక్క NBDP సూచిక (సి)లో చూపబడింది.
పెద్ద క్యూబిక్ Zr2Ni నానోపార్టికల్స్ ఏర్పడటానికి ఈ సంభావ్య యంత్రాంగాన్ని పరీక్షించడానికి, ఒక స్వతంత్ర ప్రయోగం జరిగింది. ఈ ప్రయోగంలో, SUS 304 ఉపరితలం దిశలో 550°C వద్ద అటామైజర్ నుండి పౌడర్‌లను స్ప్రే చేశారు; అయితే, ఎనియలింగ్ ప్రభావాన్ని నిర్ణయించడానికి, పౌడర్‌లను SUS304 స్ట్రిప్ నుండి వీలైనంత త్వరగా (సుమారు 60 సెకన్లు) తొలగించారు. ). మరొక శ్రేణి ప్రయోగాలు జరిగాయి, దీనిలో అప్లికేషన్ తర్వాత దాదాపు 180 సెకన్ల తర్వాత పౌడర్‌ను ఉపరితలం నుండి తొలగించారు.
13a,b గణాంకాలు వరుసగా 60 సెకన్లు మరియు 180 సెకన్ల పాటు SUS 304 సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై జమ చేయబడిన రెండు స్పట్టర్డ్ పదార్థాల స్కానింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (STEM) డార్క్ ఫీల్డ్ (DFI) చిత్రాలను చూపుతాయి. 60 సెకన్ల పాటు జమ చేయబడిన పౌడర్ ఇమేజ్‌లో పదనిర్మాణ వివరాలు లేవు, లక్షణం లేనితనాన్ని చూపుతాయి (Fig. 13a). XRD ద్వారా కూడా ఇది ధృవీకరించబడింది, ఇది ఈ పౌడర్‌ల మొత్తం నిర్మాణం నిరాకారంగా ఉందని చూపించింది, ఇది Figure 14aలో చూపబడిన విస్తృత ప్రాథమిక మరియు ద్వితీయ వివర్తన శిఖరాల ద్వారా సూచించబడింది. ఇది మెటాస్టేబుల్/మెసోఫేస్ అవక్షేపణలు లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది, దీనిలో పౌడర్ దాని అసలు నిరాకార నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద (550°C) జమ చేయబడిన పౌడర్ కానీ 180 సెకన్ల పాటు సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఉంచబడిన పౌడర్, Fig. 13bలోని బాణాల ద్వారా చూపబడినట్లుగా, నానోసైజ్ చేయబడిన ధాన్యాల నిక్షేపణను చూపించింది.