금속성 유리 Cu의 합성 및 특성 규명

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13163(2022) 이 기사 인용

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생물막은 특히 의료 기기와 관련된 경우 만성 감염의 발병에 기여하는 중요한 구성 요소입니다. 표준 항생제는 생물막을 매우 제한된 정도로만 근절할 수 있기 때문에 이 문제는 의료계에 큰 과제를 안겨줍니다. 생물막 형성을 방지하기 위해 다양한 코팅 방법과 신소재 개발이 이루어졌습니다. 이러한 방법은 생물막 형성을 억제하는 방식으로 표면을 코팅하기 위한 것입니다. 금속 유리 합금, 특히 구리 및 티타늄 금속을 포함하는 합금은 바람직한 항균 코팅으로 인기를 얻었습니다. 한편, 온도에 민감한 재료를 처리하는 데 적합한 접근 방식이라는 사실로 인해 콜드 스프레이 코팅 기술의 사용이 증가해 왔습니다. 본 연구는 기계적 합금 기술을 사용하여 Cu-Zr-Ni 삼원으로 구성된 새로운 항균필름 금속 유리를 개발하려는 의도로 부분적으로 수행되었습니다. 최종 제품을 구성하는 구형 분말은 저온에서 스테인리스 스틸 표면에 콜드 스프레이 코팅을 위한 공급원료 재료로 활용되었습니다. 스테인레스 스틸과 비교했을 때, 금속 유리질로 코팅된 기판은 생물막 형성을 최소한 1로그만큼 크게 줄일 수 있었습니다.

인류 역사를 통틀어 특정 요구 사항을 충족하는 새로운 재료의 도입을 설계하고 장려하는 사회의 역량은 세계화 경제에서 성과와 순위를 향상시키는 결과를 가져왔습니다. 한 국가나 지역에서 다른 국가나 지역으로의 건강, 교육, 산업, 경제, 문화 및 기타 분야의 진보를 측정할 때, 재료 및 제조 장비를 개발하고 재료 제조 및 특성화에 사용되는 장치를 개발하는 것은 항상 인간의 능력에 기인합니다. 이는 국가나 지역에 상관없이 적용됩니다2. 재료 과학자들은 60년 동안 한 가지 주요 관심사인 새롭고 최첨단 재료를 추구하는 데 관심을 집중하는 데 상당한 시간을 투자해 왔습니다. 최근 연구는 기존 소재의 품질과 성능을 향상시키는 것뿐만 아니라 완전히 새로운 유형의 소재를 합성하고 발명하는 데 집중되어 있습니다.

합금 원소의 통합, 재료의 미세 구조 수정, 열적, 기계적 또는 열-기계적 처리 기술의 적용으로 인해 다양한 재료의 기계적, 화학적, 물리적 특성이 크게 향상되었습니다. 또한 지금까지 들어본 적 없는 화합물이 이 시점에서 성공적으로 합성되었습니다. 이러한 지속적인 노력으로 통칭하여 첨단 소재2라고 불리는 새로운 혁신 소재 제품군이 탄생했습니다. 나노결정질, 나노입자, 나노튜브, 양자점, 0차원, 비정질 금속 유리 및 고엔트로피 합금은 지난 세기 중반 이후 전 세계에 소개된 첨단 소재의 예 중 일부에 불과합니다1. 우수한 특성을 지닌 새로운 합금을 제조하고 개발할 때 최종 제품이나 생산 중간 단계에서 평형 편차를 높이는 것이 문제가 되는 경우가 많습니다. 평형 상태에서 크게 벗어나는 새로운 준비 기술을 구현한 결과, 금속 유리라고 불리는 완전히 새로운 종류의 준안정 합금이 발견되었습니다3.

1960년 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)에서의 그의 연구는 초당 백만도에 가까운 속도로 액체를 빠르게 응고시켜 유리 상태의 Au-25 at.% Si 합금을 합성함으로써 금속 합금의 개념에 혁명을 가져왔습니다4. 폴 두웨즈 교수의 발견 사건은 금속유리(MG) 역사의 시작을 알렸을 뿐만 아니라, 금속합금에 대한 사고방식의 패러다임 변화를 가져왔습니다. MG 합금 합성에 대한 최초의 선구적인 조사 이후, 실질적으로 모든 금속 유리는 다음 방법 중 하나를 사용하여 완전히 생산됩니다. (i) 용융물 또는 증기의 급속한 응고, (ii) 결정 격자의 원자 무질서, (iii) 순수 금속 원소 간의 고체 상태 비정질화 반응, (iv) 준안정 단계5의 고체 상태 변형.