金属ガラス状Cuの合成と特性評価

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13163 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

バイオフィルムは、特に医療機器が関係する場合、慢性感染症の発症に寄与する重要な要素です。 標準的な抗生物質ではバイオフィルムを非常に限られた範囲でしか除去できないため、この問題は医学界にとって大きな課題となっています。 バイオフィルムの形成を防止するために、さまざまなコーティング方法や新素材の開発が行われてきました。 これらの方法は、バイオフィルムの形成を阻害するような方法で表面をコーティングすることを目的としています。 金属ガラス合金、特に銅やチタン金属を含む合金は、望ましい抗菌コーティングとして人気を集めています。 一方、温度に敏感な材料の加工に適した手法であるという理由から、コールド スプレー コーティング技術の使用が増加しています。 本研究は、メカニカルアロイング技術を用いて、三元系Cu-Zr-Niからなる新しい抗バイオフィルム金属ガラス質を開発するという目的の一部を目的として実施された。 最終製品を構成する球状粉末は、低温でステンレス鋼表面にコールド スプレー コーティングを行うための原料として利用されました。 ステンレス鋼と比較した場合、金属ガラス質でコーティングされた基材は、バイオフィルムの形成を少なくとも 1 対数減少させることができました。

人類の歴史を通じて、どの社会でも、特定の要件を満たす新規材料の設計と導入を推進する能力により、そのパフォーマンスとグローバル化経済における地位の向上がもたらされてきました1。 ある国や地域から別の国や地域への健康、教育、産業、経済、文化、その他の分野の進歩によって測定されるように、材料や製造装置、材料の製造や特性評価に使用される装置を開発する人間の能力は常に人間の能力に起因すると考えられます。これは国や地域に関係なく当てはまります2。 材料科学者は、60 年以上にわたり、新規かつ最先端の材料の追求という 1 つの主要な関心事に焦点を当ててかなりの時間を費やしてきました。 最近の研究は、既存の材料の品質と性能の向上だけでなく、全く新しいタイプの材料の合成と発明にも重点を置いています。

合金元素の導入、材料の微細構造の変更、熱的、機械的、または熱機械加工技術の適用により、さまざまな材料の機械的、化学的、物理的特性が大幅に向上しました。 さらに、この時点では、これまで前例のない化合物の合成に成功しています。 これらのたゆまぬ努力により、先進材料と総称される革新的な材料の新しいファミリーが誕生しました2。 ナノ結晶、ナノ粒子、ナノチューブ、量子ドット、ゼロ次元、アモルファス金属ガラス、および高エントロピー合金は、前世紀半ば以降に世界中に導入された先端材料の例のほんの一部です1。 優れた特性を備えた新しい合金の製造と開発に関しては、最終製品または製造の中間段階での平衡からの偏差の増加が問題になることがよくあります。 平衡状態から大きく逸脱するための新しい調製技術を導入した結果、金属ガラスと呼ばれる全く新しいクラスの準安定合金が発見されました3。

1960 年のカリフォルニア工科大学での彼の研究は、毎秒 100 万度に近い速度で液体を急速に凝固させることによってガラス状態の Au-25 at.% Si 合金を合成し、金属合金の概念に革命をもたらしました4。 ポル・ドゥウェズ教授の発見イベントは、金属ガラス (MG) の歴史の始まりを告げるだけでなく、金属合金に対する人々の考え方にパラダイム変化をもたらしました。 MG 合金の合成に関する最初期の先駆的な研究以来、事実上すべての金属ガラスは、次のいずれかの方法を使用して完全に製造されています。 (i) 溶融物または蒸気の急速凝固、(ii) 結晶格子の原子の無秩序化、(iii) 純粋な金属元素間の固体状態の非晶質化反応、および (iv) 準安定相からの固体状態の変態。