Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tí ẹ ń lò ní àtìlẹ́yìn díẹ̀ fún CSS. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn pé kí ẹ lo ẹ̀rọ ìṣàwárí tí a ti mú gbóná (tàbí kí ẹ pa ipò ìbáramu nínú Internet Explorer). Ní ​​àkókò yìí, láti rí i dájú pé a ń tẹ̀síwájú láti ṣe àtìlẹ́yìn, a ó máa fi ojú-ọ̀nà náà hàn láìsí àwọn àṣà àti JavaScript.
Àwọn biofilms jẹ́ apá pàtàkì nínú ìdàgbàsókè àwọn àkóràn onígbà pípẹ́, pàápàá jùlọ nígbà tí àwọn ẹ̀rọ ìṣègùn bá ní ipa nínú rẹ̀. Ìṣòro yìí ń fa ìpèníjà ńlá fún àwùjọ ìṣègùn, nítorí pé àwọn aporó ìbílẹ̀ lè pa biofilms run díẹ̀. Dídínà ìṣẹ̀dá biofilm ti yọrí sí ìdàgbàsókè onírúurú ọ̀nà ìbòrí àti àwọn ohun èlò tuntun. Àwọn ọ̀nà wọ̀nyí ń fẹ́ láti bo àwọn ojú ilẹ̀ ní ọ̀nà tí ó ń dí ìṣẹ̀dá biofilm lọ́wọ́. Àwọn alloy gilasi irin, pàápàá jùlọ àwọn tí ó ní bàbà àti titanium metal, ti di àwọn ìbòrí antimicrobial tó dára jùlọ. Ní àkókò kan náà, lílo ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́ tutu ti pọ̀ sí i nítorí pé ó jẹ́ ọ̀nà tó yẹ fún ṣíṣe àwọn ohun èlò tí ó ní ìmọ̀lára ìgbóná. Apá kan nínú ète ìwádìí yìí ni láti ṣe àgbékalẹ̀ gilasi irin onípara bakiteria tuntun tí a fi Cu-Zr-Ni ternary ṣe nípa lílo àwọn ọ̀nà ìfọ́ onímọ̀ ẹ̀rọ. A lo lulú onígun mẹ́rẹ̀ẹ̀rin tí ó ṣe ọjà ìkẹyìn gẹ́gẹ́ bí ohun èlò aise fún ìbòrí ìfọ́ tutu ti àwọn ojú irin alagbara ní àwọn iwọ̀n otútù kékeré. Àwọn ilẹ̀ tí a fi gilasi irin bo lè dín ìṣẹ̀dá biofilm kù ní ó kéré tán 1 log ní ìfiwéra pẹ̀lú irin alagbara.
Jálẹ̀ ìtàn ènìyàn, gbogbo àwùjọ ti lè ṣe àgbékalẹ̀ àti gbé ìgbékalẹ̀ àwọn ohun èlò tuntun tí ó bá àwọn ohun tí ó yẹ fún un mu, èyí tí ó ti yọrí sí ìṣiṣẹ́ àti ipò tí ó dára síi nínú ọrọ̀ ajé àgbáyé. 1. A ti fi agbára ènìyàn láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ohun èlò àti ohun èlò ìṣẹ̀dá àti àwọn àpẹẹrẹ fún ṣíṣe àwọn ohun èlò àti ìṣàpẹẹrẹ láti ṣàṣeyọrí nínú ìlera, ẹ̀kọ́, ilé iṣẹ́, ọrọ̀ ajé, àṣà àti àwọn pápá mìíràn láti orílẹ̀-èdè kan tàbí agbègbè kan sí òmíràn. A ń wọn ìlọsíwájú láìka orílẹ̀-èdè tàbí agbègbè kan sí òmíràn sí. 2 Fún ọgọ́ta ọdún, àwọn onímọ̀ nípa ohun èlò ti lo ọ̀pọ̀lọpọ̀ àkókò wọn láti dojúkọ àníyàn pàtàkì kan: wíwá àwọn ohun èlò tuntun àti ògbóǹtarìgì. Àwọn ìwádìí tuntun ti dojúkọ dídára àti iṣẹ́ àwọn ohun èlò tí ó wà tẹ́lẹ̀, àti ṣíṣẹ̀dá àti ṣíṣẹ̀dá àwọn irú ohun èlò tuntun pátápátá.
Àfikún àwọn èròjà tí a fi ń ṣe àdàpọ̀, àtúnṣe sí ìṣètò kékeré ohun èlò, àti lílo àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ ooru, ẹ̀rọ tàbí ẹ̀rọ-ìṣiṣẹ́ ooru ti yọrí sí àwọn àtúnṣe pàtàkì nínú àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ, kẹ́míkà àti ti ara ti onírúurú ohun èlò. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn èròjà tí a kò gbọ́ tẹ́lẹ̀ ni a ti ṣe àṣeyọrí ní àkókò yìí. Àwọn ìsapá tí ń bá a lọ yìí ti mú ìdílé tuntun ti àwọn ohun èlò tuntun jáde, tí a mọ̀ sí Advanced Materials2. Nanocrystals, nanoparticles, nanotubes, quantum dots, zero-dimensional, amorphous metallic glasses, àti high-entropy alloys jẹ́ àpẹẹrẹ díẹ̀ lára ​​àwọn ohun èlò tí a ti ṣe àgbékalẹ̀ sí ayé láti àárín ọ̀rúndún tó kọjá. Nígbà tí a bá ń ṣe àti tí a ń ṣe àgbékalẹ̀ àwọn alloy tuntun pẹ̀lú àwọn ohun ìní tí ó ga jùlọ, yálà ní ọjà ìkẹyìn tàbí ní àárín àwọn ìpele iṣẹ́ rẹ̀, ìṣòro àìsí ìwọ́ntúnwọ̀nsì ni a sábà máa ń fi kún un. Nítorí lílo àwọn ọ̀nà ìṣe tuntun láti yà kúrò nínú ìwọ́ntúnwọ̀nsì, a ti ṣàwárí ẹgbẹ́ tuntun ti àwọn alloy metastable, tí a mọ̀ sí àwọn gilaasi irin.
Iṣẹ́ rẹ̀ ní Caltech ní ọdún 1960 mú ìyípadà wá nínú èrò àwọn irin alloys nígbà tí ó ṣe àwọn alloys gilasi Au-25 at.% Si nípa ṣíṣe àwọn omi ní kíákíá ní ìwọ̀n mílíọ̀nù kan fún ìṣẹ́jú-àáyá 4. Ìṣẹ̀lẹ̀ àwárí Ọ̀jọ̀gbọ́n Pol Duwezs kìí ṣe pé ó kéde ìbẹ̀rẹ̀ ìtàn àwọn gilaasi metallic (MG) nìkan ni, ṣùgbọ́n ó tún yọrí sí ìyípadà àpẹẹrẹ nínú ọ̀nà tí àwọn ènìyàn ń ronú nípa àwọn irin alloys. Láti ìgbà tí àwọn ìwádìí àkọ́kọ́ nínú ìṣẹ̀dá àwọn irin MG ti bẹ̀rẹ̀, ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ pé gbogbo àwọn gilasi metallic ni a ti ṣe nípa lílo ọ̀kan lára ​​​​àwọn ọ̀nà wọ̀nyí; (i) ìṣọ̀kan kíákíá ti melt tàbí steam, (ii) ìyípadà atomic ti lattice, (iii) àwọn ìṣesí amorphization solid-state láàrín àwọn eroja irin mímọ́, àti (iv) àwọn ìyípadà solid-state ti metastable phases.
Àwọn MG ni a yà sọ́tọ̀ nítorí àìsí ìtòlẹ́sẹẹsẹ atomiki gígùn tí ó níí ṣe pẹ̀lú àwọn kirisita, èyí tí ó jẹ́ àmì pàtàkì ti àwọn kirisita. Nínú ayé òde òní, a ti ṣe ìlọsíwájú ńlá ní pápá gilasi irin. Wọ́n jẹ́ àwọn ohun èlò tuntun pẹ̀lú àwọn ohun ìní tí ó dùn mọ́ni tí kìí ṣe nínú fisiksi ipò líle nìkan, ṣùgbọ́n nínú irin, kemistri ojú ilẹ̀, ìmọ̀-ẹ̀rọ, ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn pápá mìíràn. Irú ohun èlò tuntun yìí ń fi àwọn ohun ìní tí ó yàtọ̀ sí àwọn irin líle hàn, èyí tí ó mú kí ó jẹ́ ẹni tí ó dùn mọ́ni fún àwọn ohun èlò ìmọ̀-ẹ̀rọ ní onírúurú pápá. Wọ́n ní àwọn ohun ìní pàtàkì kan; (i) agbára ìṣiṣẹ́ ẹ̀rọ gíga àti agbára ìyọrísí, (ii) agbára magnetic gíga, (iii) agbára ìfàsẹ́yìn kékeré, (iv) resistance ipata tí kò wọ́pọ̀, (v) òmìnira iwọ̀n otútù Ìlànà ìṣiṣẹ́ ti 6,7.
Ìsopọ̀mọ́ra ẹ̀rọ (MA)1,8 jẹ́ ọ̀nà tuntun kan, tí Ọ̀jọ̀gbọ́n CC Kock àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ kọ́kọ́ ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀ ní ọdún 19839. Wọ́n ṣe àwọn lulú Ni60Nb40 tí kò ní àwọ̀ nípa lílọ àdàpọ̀ àwọn èròjà mímọ́ ní ìwọ̀n otútù àyíká tí ó sún mọ́ ìwọ̀n otútù yàrá. Lọ́pọ̀ ìgbà, ìṣe MA ni a máa ń ṣe láàárín ìsopọ̀pọ̀ àwọn lulú ohun èlò ìfàsímọ́ra nínú reactor kan, tí a sábà máa ń fi irin alagbara ṣe sínú ball mill 10 (Àwòrán 1a, b). Láti ìgbà náà, a ti lo ọ̀nà ìṣe solid-state reaction yìí láti pèsè àwọn lulú alloy gilasi amorphous/metallic tuntun nípa lílo àwọn ọlọ bọ́ọ̀lù alágbára kékeré (Àwòrán 1c) àti àwọn ọlọ bọ́ọ̀lù alágbára gíga, àti àwọn ọlọ bọ́ọ̀lù alágbára 11,12,13,14,15, 16. Ní pàtàkì, a ti lo ọ̀nà yìí láti pèsè àwọn ètò tí a kò lè yọ́ bíi Cu-Ta17, àti àwọn alloy yolt point bíi Al-transition metal systems (TM; Zr, Hf, Nb àti Ta)18,19 àti Fe-W20, èyí tí a kò le rí nípa lílo àwọn ipa ọ̀nà ìpèsè àṣà. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, a kà MA sí ọ̀kan lára ​​​​àwọn irinṣẹ́ nanotechnology tí ó lágbára jùlọ fún ìpèsè àwọn èròjà nanocrystalline àti nanocomposite powder particles ti metal oxides, carbides, nitrides, hydrides, carbon nanotubes, awọn nanodiamonds, Bakannaa iduroṣinṣin gbooro nipasẹ ọna oke-isalẹ 1 ati awọn ipele metastable.
Àwòrán tí ó ń fi ọ̀nà ìṣẹ̀dá tí a lò láti ṣe àtúnṣe ìbòrí gilasi irin (MG) Cu50(Zr50−xNix)/SUS 304 nínú ìwádìí yìí hàn.(a) Ìpèsè àwọn lulú alloy MG pẹ̀lú onírúurú ìfọ́pọ̀ Ni x (x; 10, 20, 30 àti 40 at.%) nípa lílo ọ̀nà ìlọ bọ́ọ̀lù alágbára díẹ̀.(a) A gbé ohun èlò ìbẹ̀rẹ̀ sínú sílíńdà irin irin pẹ̀lú àwọn bọ́ọ̀lù irin irin, a sì fi dí i nínú àpótí ibọ̀wọ́ tí a fi He afẹ́fẹ́ kún.(c) Àpẹẹrẹ tí ó hàn gbangba ti ohun èlò ìlọ tí ó ń ṣàfihàn ìṣípo bọ́ọ̀lù nígbà ìlọ. A lo ọjà ìkẹyìn ti lulú tí a gbà lẹ́yìn wákàtí 50 láti fi bo substrate SUS 304 nípa lílo ọ̀nà ìfọ́ tútù (d).
Nígbà tí ó bá kan àwọn ohun èlò onípele (àwọn ohun èlò onípele), ìmọ̀ ẹ̀rọ ojú ilẹ̀ ní í ṣe pẹ̀lú ṣíṣe àgbékalẹ̀ àti àtúnṣe àwọn ojú ilẹ̀ (àwọn ohun èlò onípele) láti pèsè àwọn ànímọ́ ti ara, kẹ́míkà àti ìmọ̀ ẹ̀rọ kan tí kò sí nínú ohun èlò onípele àkọ́kọ́. Àwọn ohun ìní kan tí a lè mú sunwọ̀n síi nípa lílo ìtọ́jú ojú ilẹ̀ pẹ̀lú ìdènà ìfọ́, ìdènà ìfọ́ àti ìdènà ìbàjẹ́, ìṣọ̀kan ìfọ́, ìdènà ìṣẹ̀dá, àwọn ohun èlò iná mànàmáná, àti ìdènà ooru, láti dárúkọ díẹ̀. A lè mú dídára ojú ilẹ̀ sunwọ̀n síi nípa lílo àwọn ọ̀nà irin, ẹ̀rọ tàbí kẹ́míkà. Gẹ́gẹ́ bí ìlànà tí a mọ̀ dáadáa, ìbòrí ni a túmọ̀ sí pé ó jẹ́ ìpele kan tàbí ọ̀pọ̀ ohun èlò tí a fi ọwọ́ ara ṣe tí a fi ọwọ́ ara ṣe lórí ojú ohun èlò onípele (àwọn ohun èlò onípele) tí a fi ohun èlò mìíràn ṣe. Nítorí náà, a ń lo àwọn ìbòrí ní apá kan láti ṣàṣeyọrí àwọn ohun èlò ìmọ̀ ẹ̀rọ tàbí ohun ọ̀ṣọ́ tí a fẹ́, àti láti dáàbò bo àwọn ohun èlò kúrò nínú ìbáṣepọ̀ kẹ́míkà àti ti ara tí a retí pẹ̀lú àyíká tí ó yí i ká23.
Láti lè fi àwọn ìpele ààbò ojú ilẹ̀ tó yẹ sílẹ̀ pẹ̀lú àwọn ìwúwo tó wà láti ìwọ̀n micrometer díẹ̀ (tó wà ní ìsàlẹ̀ 10-20 micrometers) sí èyí tó ju 30 micrometers tàbí díẹ̀ milimita lọ, a lè lo ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọ̀nà àti ọ̀nà ìlò. Ní gbogbogbòò, a lè pín àwọn ọ̀nà ìbòrí sí ẹ̀ka méjì: (i) àwọn ọ̀nà ìbòrí omi, títí bí electroplating, electroless plating, àti hot-dip galvanizing ọ̀nà, àti (ii) àwọn ọ̀nà ìbòrí gbígbẹ, títí bí brazing, surfacing, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spray technics àti àwọn ọ̀nà ìbòrí tútù tó ṣẹ̀ṣẹ̀ ṣẹlẹ̀ 24 (Àwòrán 1d).
Àwọn biofilms ni a túmọ̀ sí àwọn agbègbè microbial tí a so mọ́ àwọn ojú ilẹ̀ láìyípadà tí a sì yí wọn ká pẹ̀lú àwọn polymers extracellular (EPS). Ṣíṣẹ̀dá biofilm tí ó dàgbà ní ojú ilẹ̀ lè yọrí sí àdánù ńlá ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀ka ilé iṣẹ́, títí bí ilé iṣẹ́ oúnjẹ, àwọn ètò omi, àti àyíká ìtọ́jú ìlera. Nínú ènìyàn, nígbà tí biofilms bá ṣẹ̀dá, ó lé ní 80% àwọn ọ̀ràn àkóràn microbial (pẹ̀lú Enterobacteriaceae àti Staphylococci) ó ṣòro láti tọ́jú. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, a ti ròyìn pé biofilms tí ó dàgbà ní ìlọ́po 1000 sí ìtọ́jú aporó ní ìlọ́po 1000 ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn sẹ́ẹ̀lì bacteria planktonic, èyí tí a kà sí ìpèníjà ìtọ́jú pàtàkì. Àwọn ohun èlò ìbòrí ojú ilẹ̀ antibacterial tí a rí láti inú àwọn agbo organic ìbílẹ̀ ni a ti lò ní ìtàn. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé irú àwọn ohun èlò bẹ́ẹ̀ sábà máa ń ní àwọn èròjà majele tí ó lè léwu sí ènìyàn, 25, 26 ó lè ran lọ́wọ́ láti yẹra fún ìtànkálẹ̀ bakitéríà àti ìparun ohun èlò.
Àìfaradà tí ó gbòòrò tí àwọn bakitéríà ń gbà sí àwọn ìtọ́jú aporó nítorí ìṣẹ̀dá biofilm ti yọrí sí àìní láti ṣe àgbékalẹ̀ ojú ilẹ̀ tí a fi awọ bo antimicrobial tí ó munadoko tí a lè lò láìléwu27. Ìdàgbàsókè ojú ilẹ̀ tí a fi ara tàbí kẹ́míkà ṣe tí àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà kò lè so mọ́ àti láti kọ́ biofilms nítorí ìsopọ̀ ni ọ̀nà àkọ́kọ́ nínú ìlànà yìí27. Ìmọ̀ ẹ̀rọ kejì ni láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ìbòrí tí ó jẹ́ kí a lè fi àwọn kẹ́míkà aporó ránṣẹ́ ní ibi tí a nílò wọn, ní ìwọ̀n tí a dìpọ̀ gidigidi tí a sì ṣe àtúnṣe. Èyí ni a ń ṣe nípa ṣíṣe àwọn ohun èlò ìbòrí aláìlẹ́gbẹ́ bíi graphene/germanium28, black diamond29 àti ZnO-doped diamond-like carbon coatings30 tí ó dúró ṣinṣin sí bakitéríà, ìmọ̀ ẹ̀rọ kan tí ó mú kí majele àti ìdènà ìdènà pọ̀ sí i nítorí ìṣẹ̀dá biofilm dínkù gidigidi. Ní àfikún, àwọn ìbòrí tí ó fi àwọn kẹ́míkà aporó sínú ojú ilẹ̀ láti pèsè ààbò fún ìgbà pípẹ́ kúrò nínú ìbàjẹ́ bakitéríà ń di ohun tí ó gbajúmọ̀ sí i. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé gbogbo àwọn ìlànà mẹ́tẹ̀ẹ̀ta náà lè ṣe àwọn ipa aporó lórí ojú ilẹ̀ tí a fi awọ bo, olúkúlùkù wọn ní àwọn ààlà tirẹ̀ tí ó yẹ kí a gbé yẹ̀wò nígbà tí a bá ń ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ọgbọ́n ìlò.
Àwọn ọjà tí ó wà ní ọjà lọ́wọ́lọ́wọ́ kò ní àkókò tó láti ṣe àyẹ̀wò àti dán àwọn ohun tí a fi ń dáàbò bo ara wọn wò fún àwọn èròjà tí ó ní ipa lórí ẹ̀dá. Àwọn ilé-iṣẹ́ sọ pé àwọn ọjà wọn yóò fún àwọn olùlò ní àwọn apá iṣẹ́ tí ó wù wọ́n; sibẹsibẹ, eyi ti jẹ idiwọ si aṣeyọri awọn ọja ti o wa lori ọja lọwọlọwọ. Awọn agbo ti a gba lati fadaka ni a lo ninu ọpọlọpọ awọn itọju antimicrobial ti o wa fun awọn alabara bayi. Awọn ọja wọnyi ni a ṣe lati daabobo awọn olumulo kuro ninu awọn ipa ti o lewu ti awọn microorganisms. Ipa antimicrobial ti o pẹ ati majele ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn agbo ti fadaka mu titẹ wa lori awọn oluwadi lati ṣe agbekalẹ yiyan ti ko ni ipalara diẹ sii36,37. Ṣiṣẹda awọ antimicrobial agbaye ti o ṣiṣẹ ni ile ati ita tun jẹ iṣẹ-ṣiṣe ti o nira. Eyi jẹ nitori awọn ewu ti o ni nkan ṣe pẹlu ilera ati ailewu. Wiwa aṣoju antimicrobial ti ko ni ipalara pupọ si eniyan ati wiwa bi o ṣe le ṣafikun rẹ sinu awọn ipilẹ ti a fi bo pẹlu igbesi aye pipẹ jẹ ibi-afẹde ti a n wa gidigidi38. Awọn ohun elo antimicrobial ati anti-biofilm tuntun ni a ṣe lati pa awọn kokoro arun ni ibiti o sunmọ, boya nipasẹ ifọwọkan taara tabi lẹhin ti oluranlowo ti nṣiṣe lọwọ ti tu silẹ. Wọn le ṣe eyi nipa idilọwọ asopọ kokoro arun akọkọ (pẹlu idilọwọ dida fẹlẹfẹlẹ amuaradagba lori oju) tabi nipa pipa kokoro arun nipa dida odi sẹẹli.
Ní pàtàkì, ìbòrí ojú ilẹ̀ ni ìlànà gbígbé ìpele mìíràn sí orí ojú ohun èlò kan láti mú kí àwọn ànímọ́ tó ní í ṣe pẹ̀lú ojú ilẹ̀ pọ̀ sí i. Ète ìbòrí ojú ilẹ̀ ni láti ṣe àtúnṣe sí ìrísí àti/tàbí àkójọpọ̀ agbègbè tó sún mọ́ ojú ilẹ̀ ti ohun èlò náà39. A lè pín àwọn ọ̀nà ìbòrí ojú ilẹ̀ sí onírúurú ọ̀nà, èyí tí a ṣàkópọ̀ nínú Àwòrán 2a. A lè pín àwọn ìbòrí sí àwọn ẹ̀ka ooru, kẹ́míkà, ti ara, àti electrochemical, ní ìbámu pẹ̀lú ọ̀nà tí a lò láti ṣẹ̀dá ìbòrí náà.
(a) Àwòrán tó ń fi àwọn ọ̀nà ìṣẹ̀dá pàtàkì tí a lò fún ojú ilẹ̀ hàn, àti (b) àwọn àǹfààní àti àléébù tí a yàn nínú ọ̀nà ìfúnpọ̀ tútù.
Ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́n tútù ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìbáramu pẹ̀lú àwọn ọ̀nà ìfọ́n tútù ìbílẹ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ànímọ́ pàtàkì kan tún wà tí ó mú kí ìlànà ìfọ́n tútù àti àwọn ohun èlò ìfọ́n tútù jẹ́ àrà ọ̀tọ̀. Ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́n tútù ṣì wà ní ìgbà kékeré rẹ̀, ṣùgbọ́n ó ní ọjọ́ iwájú dídán. Nínú àwọn ohun èlò kan, àwọn ànímọ́ àrà ọ̀tọ̀ ti ìfọ́n tútù ní àwọn àǹfààní ńlá, ní bíborí àwọn ààlà tí ó wà nínú àwọn ọ̀nà ìfọ́n tútù ìbílẹ̀. Ó pèsè ọ̀nà láti borí àwọn ààlà pàtàkì ti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́n tútù ìbílẹ̀, nígbà tí a gbọ́dọ̀ yọ́ lulú náà kí ó lè wà lórí ìpìlẹ̀ náà. Dájúdájú, ìlànà ìfọ́n tútù ìbílẹ̀ yìí kò yẹ fún àwọn ohun èlò tí ó ní ìmọ̀lára ìgbóná bíi nanocrystals, nanoparticles, amorphous àti metallic glasses40, 41, 42. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ohun èlò ìfọ́n tútù máa ń fi àwọn ipele gíga ti porosity àti oxides hàn. Ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́n tútù ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àǹfààní pàtàkì lórí ìmọ̀ ẹ̀rọ ìfọ́n tútù ìbílẹ̀, bíi (i) ìwọ̀n ooru díẹ̀ sí ìpìlẹ̀ náà, (ii) ìyípadà nínú àwọn yíyàn ìfọ́n tútù, (iii) àìsí ìyípadà ìpele àti ìdàgbàsókè ọkà, (iv) agbára ìdè gíga1,39 (Àwòrán 2b). Ní ​​àfikún, àwọn ohun èlò ìfọ́n tútù ní gíga resistance ipata, agbara giga ati lile, agbara ina giga ati iwuwo giga41. Ni ilodi si awọn anfani ti ilana fun sokiri tutu, awọn alailanfani diẹ si tun wa si lilo ilana yii, gẹgẹ bi a ti fihan ni Aworan 2b. Nigbati o ba n bo awọn lulú seramiki mimọ gẹgẹbi Al2O3, TiO2, ZrO2, WC, ati bẹbẹ lọ, ọna fun sokiri tutu ko ṣee lo. Ni apa keji, awọn lulú seramiki/irin apapo le ṣee lo gẹgẹbi awọn ohun elo aise fun awọn ibora. Bakannaa ni fun awọn ọna fun sokiri ooru miiran. Awọn oju ilẹ ti o nira ati awọn oju opo inu tun nira lati fun sokiri.
Nítorí pé iṣẹ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ yìí ń fẹ́ lo àwọn lulú gilasi irin gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìbòrí tí a kò lè fi bo, ó ṣe kedere pé a kò le lo fífún ooru ìbílẹ̀ fún ète yìí. Èyí jẹ́ nítorí pé àwọn lulú gilasi irin a máa ń tàn kálẹ̀ ní iwọ̀n otútù gíga1.
Pupọ julọ awọn irinṣẹ ti a lo ninu awọn ile-iṣẹ iṣoogun ati ounjẹ ni a ṣe lati awọn alloy irin alagbara austenitic (SUS316 ati SUS304) pẹlu akoonu chromium laarin 12 ati 20 wt% fun iṣelọpọ awọn ohun elo iṣẹ abẹ. A gba ni gbogbogbo pe lilo irin chromium gẹgẹbi eroja alloying ninu awọn alloy irin le mu resistance ipata ti awọn alloy irin boṣewa dara si pupọ. Awọn alloy irin alagbara, laibikita resistance ipata giga wọn, ko ṣe afihan awọn ohun-ini antimicrobial pataki38,39. Eyi yatọ si resistance ipata giga wọn. Lẹhin eyi, a le sọ asọtẹlẹ idagbasoke ikolu ati igbona, eyiti o jẹ pataki nipasẹ ifaramọ kokoro arun ati ijona lori oju awọn ohun elo irin alagbara. Awọn iṣoro pataki le dide nitori awọn iṣoro pataki ti o ni nkan ṣe pẹlu adhesion kokoro arun ati awọn ipa ọna dida biofilm, eyiti o le ja si ibajẹ ilera, eyiti o le ni ọpọlọpọ awọn abajade ti o le ni ipa taara tabi taara si ilera eniyan.
Ìwádìí yìí ni ìpele àkọ́kọ́ iṣẹ́ àgbékalẹ̀ kan tí Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS) ṣe owó fún, Àdéhùn Nọ́mbà 2010-550401, láti ṣe ìwádìí nípa ṣíṣe àwọn lulú onírin tí a fi gilasi Cu-Zr-Ni ṣe pẹ̀lú lílo ìmọ̀-ẹ̀rọ MA (Tábẹ́lì 1) fún ṣíṣe fíìmù antibacterial/àbò ojú ilẹ̀ SUS304. Ìpele kejì iṣẹ́ àgbékalẹ̀ náà, tí a ó bẹ̀rẹ̀ ní oṣù kìíní ọdún 2023, yóò ṣe àyẹ̀wò àwọn ànímọ́ ìbàjẹ́ electrochemical àti àwọn ànímọ́ ẹ̀rọ ti ètò náà ní kíkún. A ó ṣe àwọn àyẹ̀wò microbiological kíkún fún onírúurú bakitéríà.
Nínú ìwé yìí, a jíròrò ipa tí akoonu ohun èlò ìsopọ̀ Zr lórí agbára ìṣẹ̀dá gilasi (GFA) ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ànímọ́ ìrísí àti ìṣètò. Ní àfikún, a tún jíròrò àwọn ohun-ìní bakitéríà ti àdàpọ̀ lulú gilasi irin tí a fi bo/SUS304. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, a ti ṣe iṣẹ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ láti ṣe ìwádìí nípa ìṣeéṣe ìyípadà ìṣètò ti àwọn lulú gilasi irin tí ó ń ṣẹlẹ̀ nígbà fífún omi tútù nínú agbègbè omi tí a ti tútù nínú àwọn ètò gilasi irin tí a ṣe. Gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ aṣojú, a ti lo àwọn alloy gilasi irin Cu50Zr30Ni20 àti Cu50Zr20Ni30 nínú ìwádìí yìí.
Nínú abala yìí, a gbé àwọn àyípadà ìrísí ti àwọn lulú elemental Cu, Zr àti Ni kalẹ̀ nínú ìlọ bọ́ọ̀lù alágbára díẹ̀. Gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ àpèjúwe, a ó lo àwọn ètò méjì tó yàtọ̀ síra tí ó ní Cu50Zr20Ni30 àti Cu50Zr40Ni10 gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ aṣojú. A lè pín ìlànà MA sí àwọn ìpele mẹ́ta tó yàtọ̀ síra, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fi hàn nípa ìṣàfihàn irin ti lulú tí a ṣe nígbà ìpele ìlọ (Àwòrán 3).
Àwọn ànímọ́ irin-iṣẹ́ ti àwọn lulú irin-iṣẹ́ (MA) tí a rí lẹ́yìn àwọn ìpele ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ti àkókò ìlọ bọ́ọ̀lù. Àwọn àwòrán ìwádìí ìtújáde pápá ti àwọn lulú MA àti Cu50Zr40Ni10 tí a rí lẹ́yìn àkókò ìlọ bọ́ọ̀lù agbára kékeré ti wákàtí 3, 12 àti 50 ni a fihàn nínú (a), (c) àti (e) fún ètò Cu50Zr20Ni30, nígbàtí nínú MA kan náà, àwọn àwòrán tí ó báramu ti ètò Cu50Zr40Ni10 tí a yà lẹ́yìn àkókò ni a fihàn nínú (b), (d) àti (f).
Nígbà tí a bá ń lọ̀ bọ́ọ̀lù, agbára ìdènà tí ó gbéṣẹ́ tí a lè gbé lọ sí irin ni a máa ń ní ipa lórí àpapọ̀ àwọn pàrámítà, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 1a. Èyí ní ìkọlù láàrín àwọn bọ́ọ̀lù àti àwọn párámí, ìgé párámí tí a dì mọ́ àárín tàbí láàárín àwọn párámí tí a lọ̀, ipa àwọn bọ́ọ̀lù tí ń jábọ́, ìgé àti ìbàjẹ́ nítorí ìfà párámí láàárín àwọn párámí tí ń gùn, àti ìgbì mọnamọna tí ń kọjá. Àwọn bọ́ọ̀lù tí ń jábọ́ tí a tàn kálẹ̀ nípasẹ̀ àwọn ẹrù ìkórè (Àwòrán 1a). Àwọn párámí Cu, Zr, àti Ni jẹ́ àbùkù gidigidi nítorí ìsopọ̀ tútù ní ìpele ìbẹ̀rẹ̀ MA (wákàtí 3), èyí tí ó yọrí sí àwọn párámí lulú ńlá (>1 mm ní iwọ̀n). Àwọn párámí àdàpọ̀ ńlá wọ̀nyí ni a ṣe àfihàn nípa ìṣẹ̀dá àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ tí ó nípọn ti àwọn èròjà alloying (Cu, Zr, Ni), gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3a,b. Pípọ̀ àkókò MA sí wákàtí 12 (ìpele àárín) yọrí sí ìbísí nínú agbára ìdènà ti párámí, èyí tí ó yọrí sí ìjẹrà ti párámí àdàpọ̀ náà sí àwọn párámí tí ó dára jù (kéré sí 200 µm), gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3c,d. Ní èyí ìpele, agbára ìgékúrú tí a lò ń yọrí sí ìṣẹ̀dá ojú irin tuntun pẹ̀lú àwọn ìpele ìtọ́ka Cu, Zr, àti Ni tó dára, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3c, d. Gẹ́gẹ́ bí àbájáde ìtúnṣe ìpele, àwọn ìṣesí ìpele tó lágbára máa ń wáyé ní ìsopọ̀ àwọn ìpele láti mú àwọn ìpele tuntun jáde.
Ní ìparí ilana MA (lẹ́yìn wákàtí 50), àwòrán irin tí ó wúwo náà kò hàn kedere rárá (Àwòrán 3e,f), ṣùgbọ́n ojú tí a fi ń tàn yanranyanran ti lulú náà fi àwòrán irin dígí hàn. Èyí túmọ̀ sí wípé ilana MA ti parí àti pé ìṣẹ̀dá ìpele ìṣe kan ṣoṣo ti ṣẹlẹ̀. A pinnu àkójọpọ̀ àwọn agbègbè tí a tọ́ka sí nínú Àwòrán 3e (I, II, III), f, v, vi) nípa lílo àwòrán onímọ̀-ẹ̀rọ amúṣẹ́yán field emission scanning (FE-SEM) tí a so pọ̀ mọ́ àwòrán X-ray dispersive energy dispersive (EDS) (IV).
Nínú Tábìlì 2, a fi àwọn ìṣọ̀kan àwọn èròjà tí ó ní àdàpọ̀ hàn gẹ́gẹ́ bí ìpín ọgọ́rùn-ún ti àpapọ̀ ìwọ̀n gbogbo agbègbè tí a yàn nínú Àwòrán 3e,f. Nígbà tí a bá ń fi àwọn àbájáde wọ̀nyí wéra pẹ̀lú àwọn àdàpọ̀ orúkọ tí ó bẹ̀rẹ̀ ti Cu50Zr20Ni30 àti Cu50Zr40Ni10 tí a kọ sínú Tábìlì 1, a lè rí i pé àwọn àdàpọ̀ àwọn ọjà ìkẹyìn méjì wọ̀nyí ní àwọn ìní tí ó jọra gan-an sí àwọn àdàpọ̀ orúkọ. Síwájú sí i, àwọn ìníyelórí èròjà tí ó jọra fún àwọn agbègbè tí a kọ sínú Àwòrán 3e,f kò túmọ̀ sí ìbàjẹ́ tàbí ìyípadà pàtàkì nínú àdàpọ̀ àpẹẹrẹ kọ̀ọ̀kan láti agbègbè kan sí òmíràn. Èyí ni a fihàn nípasẹ̀ òtítọ́ pé kò sí ìyípadà nínú àdàpọ̀ láti agbègbè kan sí òmíràn. Èyí tọ́ka sí ìṣẹ̀dá àwọn lulú alloy oníṣọ̀kan, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Tábìlì 2.
A gba awọn makirofiki FE-SEM ti iyẹfun Cu50(Zr50−xNix) ọja ikẹhin lẹhin igba 50 MA, gẹgẹ bi a ti fihan ninu Fig. 4a–d, nibiti x jẹ 10, 20, 30 ati 40 at.%, lẹsẹsẹ. Lẹhin igbesẹ lilọ yii, awọn akopọ lulú naa jẹ nitori ipa van der Waals, ti o yorisi dida awọn akopọ nla ti o ni awọn patikulu ultrafine pẹlu awọn opin ila opin lati 73 si 126 nm, gẹgẹ bi a ti fihan ninu Fig. 4.
Àwọn ànímọ́ ìrísí àwọ̀ ara ti àwọn lulú Cu50(Zr50−xNix) tí a rí lẹ́yìn àkókò MA ti wákàtí 50. Fún àwọn ètò Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40, àwọn àwòrán FE-SEM ti àwọn lulú tí a rí lẹ́yìn àkókò MA 50 ni a fihàn nínú (a), (b), (c) àti (d), ní ìtẹ̀léra.
Kí a tó kó àwọn lulú náà sínú ohun èlò ìfọ́mọ́ra tútù, a kọ́kọ́ fi wọ́n sínú ethanol onípele onínáwòrán fún ìṣẹ́jú 15, lẹ́yìn náà a gbẹ wọ́n ní 150°C fún wákàtí 2. A gbọ́dọ̀ gbé ìgbésẹ̀ yìí láti kojú àkópọ̀ tí ó sábà máa ń fa ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣòro pàtàkì jálẹ̀ ilana ìbòrí náà. Lẹ́yìn tí a ti parí ilana MA, a ṣe àwọn àkópọ̀ síwájú sí i láti ṣe ìwádìí ìṣọ̀kan àwọn lulú alloy náà. Àwòrán 5a–d fi àwọn micrographs FE-SEM àti àwọn àwòrán EDS tí ó báramu ti àwọn eroja alloying Cu, Zr àti Ni ti alloy Cu50Zr30Ni20 tí a rí lẹ́yìn wákàtí 50 ti àkókò M hàn, lẹ́sẹẹsẹ. Ó yẹ kí a kíyèsí pé àwọn lulú alloy tí a ṣe lẹ́yìn ìgbésẹ̀ yìí jẹ́ ìṣọ̀kan nítorí wọn kò fi àwọn ìyípadà àpapọ̀ hàn ju ìpele sub-nanometer lọ, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 5.
Ìmọ̀ ara àti ìpínkiri àwọn èròjà agbègbè ti lulú MG Cu50Zr30Ni20 tí a rí lẹ́yìn ìgbà 50 MA nípasẹ̀ FE-SEM/energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).(a) Ìṣàfihàn SEM àti X-ray EDS ti (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα àti (d) àwọn àwòrán Ni-Kα.
Àwọn àpẹẹrẹ XRD ti àwọn lulú Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 àti Cu50Zr20Ni30 tí a fi ẹ̀rọ ṣe àdàlú tí a rí lẹ́yìn àkókò MA ti wákàtí 50 ni a fihàn ní Àwòrán 6a–d, lẹ́sẹẹsẹ. Lẹ́yìn ìpele yìí ti ìlọ, gbogbo àwọn àpẹẹrẹ pẹ̀lú àwọn ìfọ́síwẹ́ Zr tó yàtọ̀ fi àwọn ìrísí aláìmọ́ hàn pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ ìfọ́síwẹ́ halo tí ó jẹ́ àmì tí a fihàn ní Àwòrán 6.
Àwọn àpẹẹrẹ XRD ti (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 àti (d) àwọn lulú Cu50Zr20Ni30 lẹ́yìn àkókò MA ti wákàtí 50. Gbogbo àwọn àpẹẹrẹ láìsí àfikún fi àpẹẹrẹ ìfọ́síwẹ́ halo hàn, èyí tí ó túmọ̀ sí ìṣẹ̀dá ìpele àìnífọ́.
A lo microscopy electron transmission transmission high-resolution (FE-HRTEM) lati ṣe akiyesi awọn iyipada eto ati lati loye eto agbegbe ti awọn lulú ti o jẹyọ lati inu milling rogodo ni awọn akoko MA oriṣiriṣi. Awọn aworan FE-HRTEM ti awọn lulú ti a gba lẹhin awọn ipele ibẹrẹ (wakati 6) ati alabọde (wakati 18) ti milling fun awọn lulú Cu50Zr30Ni20 ati Cu50Zr40Ni10 ni a fihan ni Fig. 7a,c, lẹsẹsẹ. Gẹgẹbi aworan aaye didan (BFI) ti lulú ti a ṣe lẹhin wakati 6 MA, lulú naa jẹ ti awọn irugbin nla pẹlu awọn aala ti a ṣalaye daradara ti awọn eroja fcc-Cu, hcp-Zr ati fcc-Ni, ko si ami pe ipele iṣedaṣe ti ṣẹda, gẹgẹ bi a ti fihan ni Fig. 7a. Pẹlupẹlu, ilana diffraction agbegbe ti a yan ti o ni ibatan (SADP) ti a mu lati agbegbe aarin ti (a) ṣafihan apẹrẹ diffraction cusp kan (Fig. 7b), ti o fihan wiwa awọn kirisita nla ati aini ipele iṣedaṣe.
Àkójọpọ̀ ìṣètò agbègbè ti lulú MA tí a rí lẹ́yìn ìpele ìbẹ̀rẹ̀ (wákàtí 6) àti àárín (wákàtí 18).(a) Onímọ̀-ẹ̀rọ ìtànkálẹ̀ ìtújáde pápá gíga (FE-HRTEM), àti (b) àpẹẹrẹ ìyípadà agbègbè tí a yàn (SADP) ti lulú Cu50Zr30Ni20 lẹ́yìn ìtọ́jú MA fún wákàtí 6. Àwòrán FE-HRTEM ti Cu50Zr40Ni10 tí a rí lẹ́yìn àkókò MA ti wákàtí 18 ni a fihàn nínú (c).
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 7c, fífún àkókò MA sí wákàtí 18 yọrí sí àwọn àbùkù lattice tó le koko pẹ̀lú ìyípadà ike. Ní àkókò àárín yìí ti ìlànà MA, lulú náà ń fi onírúurú àbùkù hàn, títí bí àbùkù stacking, àbùkù lattice, àti àbùkù point (Àwòrán 7). Àwọn àbùkù wọ̀nyí ń mú kí àwọn ọkà ńlá pín sí àwọn ààlà ọkà wọn sí àwọn subgrains pẹ̀lú àwọn ìwọ̀n tí kò tó 20 nm (Àwòrán 7c).
Ìṣètò agbègbè ti Cu50Z30Ni20 lulú tí a fi lọ̀ fún wákàtí 36 MA ní ìṣẹ̀dá àwọn nanograins ultrafine tí a fi sínú matrix onípele amorphous, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 8a. Ìṣàyẹ̀wò EDS agbègbè fihàn pé àwọn nanoclusters tí a fihàn nínú Àwòrán 8a ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn èròjà àdàpọ̀ lulú Cu, Zr àti Ni tí a kò ṣe ìtọ́jú. Ní àkókò kan náà, akoonu Cu ti matrix náà yípadà láti ~32 at.% (agbègbè tí ó tẹ́ẹ́rẹ́) sí ~74 at.% (agbègbè ọlọ́rọ̀), èyí tí ó fihàn ìṣẹ̀dá àwọn ọjà tí ó yàtọ̀ síra. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, SADP tí ó báramu ti àwọn lulú tí a rí lẹ́yìn ìlọ̀ ní ìpele yìí fi àwọn òrùka àkọ́kọ́ àti ti ìpele kejì tí ó ń tànkálẹ̀ halo-diffusing ti amorphous phase hàn, tí ó borí àwọn àmì dídí tí ó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn èròjà àdàpọ̀ aise wọ̀nyẹn, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 8b.
Ní ìkọjá 36 h-Cu50Zr30Ni20 lulú nanoscale àwọn ẹ̀yà ara ìṣètò agbègbè.(a) Àwòrán pápá tó mọ́lẹ̀ (BFI) àti èyí tó báramu (b) SADP ti lulú Cu50Zr30Ni20 tí a rí lẹ́yìn tí a ti lọ̀ ọ́ fún wákàtí 36 MA.
Ní ìparí ilana MA (wakati 50), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 àti 40 at.% lulú ní ìrísí labyrinthine amorphous phase morphology gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 9a–d. Nínú SADP tó báramu ti ìdàpọ̀ kọ̀ọ̀kan, a kò le rí àwọn ìrísí tó jọ point-like diffraction tàbí àwọn àpẹẹrẹ annular tó mú. Èyí fihàn pé kò sí irin kristali tí a kò tíì ṣe ìtọ́jú, ṣùgbọ́n a ṣe àgbékalẹ̀ lulú alloy amorphous. Àwọn SADP tó báramu wọ̀nyí tí wọ́n ń fi àwọn àpẹẹrẹ halo diffusion hàn ni a tún lò gẹ́gẹ́ bí ẹ̀rí fún ìdàgbàsókè àwọn ìpele amorphous nínú ohun èlò ọjà ìkẹyìn.
Ìṣètò agbègbè ti ọjà ìkẹyìn ti ètò MG Cu50 (Zr50−xNix). FE-HRTEM àti àwọn àpẹẹrẹ diffraction nanobeam tí ó ní ìbáṣepọ̀ (NBDP) ti (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 àti (d) Cu50Zr10Ni40 tí a rí lẹ́yìn wákàtí 50 ti MA.
A ti ṣe ìwádìí ìdúróṣinṣin ooru ti iwọn otutu iyipada gilasi (Tg), agbegbe omi ti a ti tutu (ΔTx) ati iwọn otutu kristali (Tx) gẹgẹbi iṣẹ ti akoonu Ni (x) ti eto amorphous Cu50 (Zr50−xNix) nipa lilo Calorimetry scanning differential (DSC) ti awọn ohun-ini labẹ sisan gaasi He. Awọn ami DSC ti awọn lulú alloy amorphous Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 ati Cu50Zr10Ni40 ti a gba lẹhin akoko MA ti awọn wakati 50 ni a fihan ni Fig. 10a, b, e, lẹsẹsẹ. Lakoko ti a fihan iyipo DSC ti amorphous Cu50Zr20Ni30 lọtọ ni Fig. 10c. Nibayi, ayẹwo Cu50Zr30Ni20 ti a gbona si ~700 °C ni DSC ni a fihan ni Fig. 10d.
Iduroṣinṣin ooru ti awọn lulú MG Cu50(Zr50−xNix) ti a gba lẹhin akoko MA ti awọn wakati 50, gẹgẹbi a ṣe atọka nipasẹ iwọn otutu iyipada gilasi (Tg), iwọn otutu kristali (Tx), ati agbegbe omi ti ko tutu (ΔTx). Awọn iwọn otutu calorimeter scanning differential (DSC) ti (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Awọn lulú alloy Cu50Zr20Ni30 ati (e) Awọn lulú alloy Cu50Zr10Ni40 MG lẹhin akoko MA ti awọn wakati 50. A fihan apẹẹrẹ diffraction X-ray ti ayẹwo Cu50Zr30Ni20 ti a gbona si ~700 °C ni DSC ni (d).
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 10, àwọn ìlà DSC ti gbogbo àwọn àkópọ̀ pẹ̀lú àwọn ìfọ́pọ̀ Ni ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ (x) tọ́ka sí àwọn ọ̀ràn méjì ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, ọ̀kan endothermic àti èkejì exothermic. Ìṣẹ̀lẹ̀ endothermic àkọ́kọ́ bá Tg mu, nígbà tí èkejì bá Tx mu. Agbègbè ìpele petele tí ó wà láàrín Tg àti Tx ni a ń pè ní agbègbè omi tí ó tutù (ΔTx = Tx – Tg). Àwọn àbájáde fihàn pé Tg àti Tx ti àyẹ̀wò Cu50Zr40Ni10 (Àwòrán 10a), tí a gbé kalẹ̀ ní 526°C àti 612°C, yí àkóónú (x) padà sí 20 at.% sí ẹ̀gbẹ́ iwọ̀n otútù kékeré ti 482°C àti 563°C pẹ̀lú àkóónú Ni tí ó ń pọ̀ sí i (x), lẹ́sẹẹsẹ, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 10b. Nítorí náà, ΔTx ti Cu50Zr40Ni10 dínkù láti 86 °C (Àwòrán 10a) sí 81 °C fún Cu50Zr30Ni20 (Àwòrán. 10b). Fún àlùmọ́ọ́nì MG Cu50Zr40Ni10, a tún ṣàkíyèsí pé àwọn iye Tg, Tx àti ΔTx dínkù sí ìwọ̀n 447°C, 526°C àti 79°C (Àwòrán 10b). Èyí fihàn pé ìbísí nínú akoonu Ni yóò mú kí ìdúróṣinṣin ooru ti àlùmọ́ọ́nì MG dínkù. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, iye Tg (507°C) ti àlùmọ́ọ́nì MG Cu50Zr20Ni30 kéré ju ti àlùmọ́ọ́nì MG Cu50Zr40Ni10 lọ; síbẹ̀síbẹ̀, Tx rẹ̀ fihàn iye tí ó jọra sí ti tẹ́lẹ̀ (612 °C).Nítorí náà, ΔTx fihàn iye tí ó ga jù (87°C), gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 10c.
Ètò MG Cu50(Zr50−xNix), tí ó gba alloy MG Cu50Zr20Ni30 gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ, ó ń tàn kálẹ̀ nípasẹ̀ òkè exothermic tí ó múná sí àwọn ìpele kristali ti fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 àti orthorhombic-ZrNi (Àwòrán 10c). XRD ti àyẹ̀wò MG (Àwòrán 10d) jẹ́rìí sí ìyípadà ìpele amorphous sí crystalline yìí, èyí tí a gbóná sí 700 °C ní DSC.
Àwòrán 11 fi àwọn fọ́tò tí a yà nígbà tí a ń ṣe ìtọ́jú tútù tí a ṣe nínú iṣẹ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ hàn. Nínú ìwádìí yìí, àwọn èròjà lulú bíi gilasi tí a ṣe lẹ́yìn àkókò MA ti 50 wákàtí (tí a bá lo Cu50Zr20Ni30 gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ) ni a lò gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò aise antibacterial, àti pé a fi ìmọ̀ ẹ̀rọ ìtọ́jú tútù bo àwo irin alagbara (SUS304). A yan ọ̀nà ìtọ́jú tútù fún ìtọ́jú nínú jara ìmọ̀ ẹ̀rọ ìtọ́jú ooru nítorí pé ó jẹ́ ọ̀nà tí ó munadoko jùlọ nínú jara ìtọ́jú ooru àti pé a lè lò ó fún àwọn ohun èlò tí ó ní ìwọ̀n otutu bíi amorphous àti nanocrystalline powders, tí kò sí lábẹ́ ìyípadà ìpele. Èyí ni kókó pàtàkì nínú yíyan ọ̀nà yìí. A ń ṣe ìlànà ìtọ́jú tútù nípa lílo àwọn èròjà iyara gíga tí ó ń yí agbára ìtọ́jú ti àwọn èròjà padà sí ìyípadà ṣiṣu, ìdàrúdàpọ̀ àti ooru lórí ipa pẹ̀lú substrate tàbí àwọn èròjà tí a ti fi sílẹ̀ tẹ́lẹ̀.
Àwọn fọ́tò pápá fi ìlànà ìfúnpọ̀ tútù tí a lò fún ìpèsè ìpara márùn-ún tí a fi bo MG/SUS 304 ní 550 °C hàn.
Agbara kinetic ti awọn patikulu, ati nitorinaa ipa ti patikulu kọọkan ninu dida awọ, gbọdọ yipada si awọn iru agbara miiran nipasẹ awọn ọna ṣiṣe bii iyipada ṣiṣu (ibaraenisepo patikulu akọkọ ati patikulu-patikulu ninu awọn ibaraẹnisọrọ substrate ati patikulu), awọn voids Iṣọkan, iyipo patikulu-patikulu, igara ati ooru nikẹhin 39. Pẹlupẹlu, ti kii ba ṣe gbogbo agbara kinetic ti nwọle ni a yipada si ooru ati agbara titẹ, abajade jẹ ikọlu rirọ, eyiti o tumọ si pe awọn patikulu naa kan pada lẹhin ikolu. A ti tọka si pe 90% ti agbara ipa ti a lo si ohun elo patikulu/patikulu ni a yipada si ooru agbegbe 40. Pẹlupẹlu, nigbati a ba lo wahala ipa, awọn oṣuwọn titẹ ṣiṣu giga ni a ṣaṣeyọri ni agbegbe patikulu/patikulu olubasọrọ ni akoko kukuru pupọ41,42.
Àyípadà ṣíṣu ni a sábà máa ń kà sí ilana ìtújáde agbára, tàbí ní pàtó, orísun ooru ní agbègbè ojú. Síbẹ̀síbẹ̀, ìbísí ooru ní agbègbè ojú ojú kìí sábà tó láti mú ìyọ́ ojú ojú jáde tàbí láti gbé ìtújáde atomiki lárugẹ ní pàtàkì. Kò sí ìtẹ̀jáde tí àwọn òǹkọ̀wé mọ̀ tí ó ń ṣe ìwádìí ipa àwọn ànímọ́ àwọn lulú onírin wọ̀nyí lórí ìsopọ̀ lulú àti ìtújáde tí ó máa ń wáyé nígbà tí a bá lo àwọn ọ̀nà ìfúnpọ̀ tútù.
A le rii BFI ti lulú alloy MG Cu50Zr20Ni30 ni Fig. 12a, eyiti a fi bo lori ipilẹ SUS 304 (Fig. 11, 12b). Gẹgẹbi a ti le rii lati inu aworan naa, awọn lulú ti a fi bo ṣetọju eto amorphous atilẹba wọn bi wọn ṣe ni eto labyrinth ti o ni rirọ laisi awọn ẹya kristali tabi awọn abawọn lattice eyikeyi. Ni apa keji, aworan naa tọka si wiwa ipele ti o wa ni ita, gẹgẹbi a ti daba nipasẹ awọn nanoparticles ti a fi sinu matrix lulú ti a bo MG (Fig. 12a). Fig. 12c ṣe afihan apẹrẹ diffraction nanobeam ti a ṣe afihan (NBDP) ti o ni nkan ṣe pẹlu agbegbe I (Fig. 12a). Gẹgẹbi a ti fihan ni Fig. 12c, NBDP ṣe afihan apẹrẹ halo ti ko lagbara ti eto amorphous ati pe o wa pẹlu awọn abulẹ didasilẹ ti o baamu si ipele nla ti o ni cubic Zr2Ni metastable pẹlu tetragonal CuO. Iṣeda CuO le jẹ nitori oxidation ti lulú nigbati o ba n rin irin-ajo lati inu nozzle ti ibon fifa si SUS 304 ninu afẹ́fẹ́ gbangba labẹ ìṣàn supersonic. Ni apa keji, iyipada ti awọn lulú gilasi irin ṣe aṣeyọri dida awọn ipele onigun nla lẹhin itọju fun sokiri tutu ni 550 °C fun iṣẹju 30.
(a) Àwòrán FE-HRTEM ti lulú MG ti a fi bo lori (b) SUS 304 substrate (àkójọpọ̀ àwòrán). A fi àmì yíká NBDP ti àmì yíká tí a fihàn nínú (a) hàn nínú (c).
Láti fi ìdí ẹ̀rọ yìí múlẹ̀ fún ìṣẹ̀dá àwọn nanoparticles Zr2Ni onígun mẹ́rin, a ṣe ìdánwò kan tí ó dá dúró. Nínú ìdánwò yìí, a fọ́n àwọn lulú náà láti inú ibọn ìfúnpọ̀ ní 550 °C sí ìhà SUS 304 substrate; síbẹ̀síbẹ̀, láti ṣàlàyé ipa ìfúnpọ̀ àwọn lulú náà, a yọ wọ́n kúrò nínú ìlà SUS304 ní kíákíá bí ó ti ṣeé ṣe (ní nǹkan bí ìṣẹ́jú àáyá 60). A tún ṣe àwọn ìdánwò mìíràn níbi tí a ti yọ lulú kúrò nínú substrate náà ní nǹkan bí ìṣẹ́jú àáyá 180 lẹ́yìn ìfúnpọ̀ náà.
Àwọn àwòrán 13a,b fi àwọn àwòrán pápá dúdú (DFI) tí a rí nípasẹ̀ wíwo ohun èlò ìfàmọ́ra onígbà méjì tí a gbé sórí àwọn ohun èlò SUS 304 fún 60 s àti 180 s, lẹ́sẹẹsẹ. Àwòrán lulú tí a gbé kalẹ̀ fún 60 s kò ní àkótán àwòrán, tí ó fi àìní àfihàn hàn (Àwòrán 13a). Èyí ni XRD tún fi múlẹ̀, èyí tí ó fihàn pé ìṣètò gbogbogbòò àwọn lulú wọ̀nyí jẹ́ aláìmọ́, gẹ́gẹ́ bí a ti fihàn nínú àfikún ìyípadà àkọ́kọ́ àti ìpele kejì tí a fihàn nínú Àwòrán 14a. Àwọn wọ̀nyí fi àìsí ìṣàn omi/mesophase, níbi tí lulú náà ti pa ìṣètò àìmọ́ra rẹ̀ mọ́. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, lulú tí a fọ́n sí i ní iwọ̀n otútù kan náà (550 °C), ṣùgbọ́n tí a fi sílẹ̀ lórí ìṣàn omi fún 180 s, fi ìṣàn omi àwọn ọkà tí ó tóbi bíi nano hàn, gẹ́gẹ́ bí àwọn ọfà nínú Àwòrán 13b ti fihàn.