Síntese e caracterização de Cu vítreo metálico

Dec 26, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13163 (2022) Citar este artigo

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Os biofilmes são um componente significativo que contribui para o desenvolvimento de infecções crônicas, especialmente quando estão envolvidos dispositivos médicos. Esta questão representa um enorme desafio para a comunidade médica, uma vez que os antibióticos padrão só são capazes de erradicar os biofilmes em um grau muito limitado. A prevenção da formação de biofilme levou ao desenvolvimento de uma variedade de métodos de revestimento e novos materiais. Esses métodos destinam-se a revestir superfícies de forma a inibir a formação de biofilme. As ligas metálicas vítreas, em particular as ligas que incluem os metais cobre e titânio, ganharam popularidade como revestimento antibacteriano desejável. Enquanto isso, tem havido um aumento no uso da técnica de revestimento por pulverização a frio devido ao fato de ser uma abordagem adequada para o processamento de materiais sensíveis à temperatura. O presente estudo foi realizado em parte com a intenção de desenvolver um novo antibiofilme metálico vítreo consistindo de Cu–Zr–Ni ternário usando a técnica de liga mecânica. Os pós esféricos que compunham o produto final foram utilizados como matérias-primas para revestimentos por pulverização a frio em superfícies de aço inoxidável a baixa temperatura. Quando comparados ao aço inoxidável, os substratos revestidos com vidro metálico foram capazes de reduzir significativamente a formação de biofilme em pelo menos um log.

A capacidade de qualquer sociedade ao longo da história humana de projetar e instigar a introdução de novos materiais que atendam às suas necessidades específicas resultou na melhoria de seu desempenho e classificação na economia globalizada1. É sempre atribuído à capacidade do homem de desenvolver materiais e equipamentos de fabricação e dispositivos usados ​​para fabricação e caracterização de materiais, conforme medido pelo progresso feito na saúde, educação, indústria, economia, cultura e outras áreas, de um país ou região para outro, e isso é verdade independentemente do país ou região2. Os cientistas de materiais dedicaram um tempo considerável ao longo dos 60 anos concentrando sua atenção em uma preocupação principal: a busca por materiais novos e de ponta. A pesquisa recente concentrou-se em melhorar as qualidades e desempenho de materiais já existentes, bem como sintetizar e inventar novos tipos de materiais.

A incorporação de elementos de liga, a modificação da microestrutura do material e a aplicação de técnicas de processamento térmico, mecânico ou termomecânico levaram a melhorias significativas nas propriedades mecânicas, químicas e físicas de uma variedade de materiais diferentes. Além disso, compostos até então inéditos foram sintetizados com sucesso neste ponto. Esses esforços persistentes levaram ao nascimento de novas famílias de materiais inovadores que são referidos coletivamente como materiais avançados2. Nanocristalinos, nanopartículas, nanotubos, pontos quânticos, zero dimensionais, vidros metálicos amorfos e ligas de alta entropia são apenas alguns exemplos de materiais avançados que foram introduzidos no mundo desde meados do século passado1. Quando se trata da fabricação e desenvolvimento de novas ligas com características superiores, muitas vezes trata-se de aumentar o desvio do equilíbrio, seja no produto final ou em uma etapa intermediária de sua produção. Como resultado da implementação de novas técnicas de preparação para um desvio significativo do equilíbrio, foi descoberta uma classe inteiramente nova de ligas metaestáveis ​​denominadas vidros metálicos3.

Seu trabalho no Instituto de Tecnologia da Califórnia em 1960 trouxe uma revolução no conceito de ligas metálicas quando ele sintetizou uma liga Au-25 at.% Si no estado vítreo, solidificando rapidamente o líquido a taxas próximas a um milhão de graus por segundo4. O evento de descoberta do professor Pol Duwezs não apenas anuncia o início da história do vidro metálico (MG), mas também levou a uma mudança de paradigma na maneira como as pessoas pensavam sobre as ligas metálicas. Desde a primeira investigação pioneira para sintetizar ligas MG, praticamente todos os vidros metálicos são inteiramente produzidos através do uso de um dos seguintes métodos; (i) solidificação rápida de fundidos ou vapores, (ii) desordem atômica de redes cristalinas, (iii) reação de amorfização do estado sólido entre elementos metálicos puros e (iv) transformações do estado sólido a partir de fases metaestáveis5.