Synthèse et caractérisation du Cu vitreux métallique

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 13163 (2022) Citer cet article

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Les biofilms sont un élément important qui contribue au développement d’infections chroniques, notamment lorsqu’il s’agit de dispositifs médicaux. Cette question constitue un énorme défi pour la communauté médicale, car les antibiotiques standards ne sont capables d’éradiquer les biofilms que dans une mesure très limitée. La prévention de la formation de biofilms a conduit au développement de diverses méthodes de revêtement et de nouveaux matériaux. Ces méthodes visent à recouvrir des surfaces de manière à inhiber la formation de biofilm. Les alliages métalliques vitreux, en particulier les alliages qui contiennent du cuivre et du titane, ont gagné en popularité en tant que revêtement antibactérien souhaitable. Entre-temps, on a constaté une augmentation de l'utilisation de la technique de revêtement par pulvérisation à froid, car il s'agit d'une approche appropriée pour le traitement de matériaux sensibles à la température. La présente étude a été réalisée en partie dans le but de développer un nouveau film métallique antibiofilm vitreux constitué de Cu – Zr – Ni ternaire en utilisant une technique d'alliage mécanique. Les poudres sphériques qui constituaient le produit final ont été utilisées comme matières premières pour les revêtements par pulvérisation à froid sur des surfaces en acier inoxydable à basse température. Par rapport à l'acier inoxydable, les substrats recouverts de verre métallique ont pu réduire considérablement la formation de biofilm d'au moins un log.

La capacité de toute société à travers l’histoire de l’humanité à concevoir et à susciter l’introduction de nouveaux matériaux répondant à ses besoins spécifiques a abouti à l’amélioration de ses performances et de son classement dans l’économie mondialisée1. Elle est toujours attribuée à la capacité de l'homme à développer des matériaux et des équipements et dispositifs de fabrication utilisés pour la fabrication et la caractérisation des matériaux, mesurée par les progrès réalisés dans les domaines de la santé, de l'éducation, de l'industrie, de l'économie, de la culture et dans d'autres domaines, d'un pays ou d'une région à l'autre. et cela est vrai quel que soit le pays ou la région2. Les scientifiques des matériaux ont consacré un temps considérable au cours des 60 dernières années à concentrer leur attention sur une préoccupation principale : la recherche de matériaux nouveaux et de pointe. Les recherches récentes se sont concentrées sur l'amélioration des qualités et des performances des matériaux déjà existants, ainsi que sur la synthèse et l'invention de tout nouveaux types de matériaux.

L'incorporation d'éléments d'alliage, la modification de la microstructure du matériau et l'application de techniques de traitement thermique, mécanique ou thermomécanique ont conduit à des améliorations significatives des propriétés mécaniques, chimiques et physiques d'une variété de matériaux différents. De plus, des composés jusqu’alors inconnus ont été synthétisés avec succès à ce stade. Ces efforts persistants ont conduit à la naissance de nouvelles familles de matériaux innovants que l’on appelle collectivement matériaux avancés2. Les nanocristallins, les nanoparticules, les nanotubes, les points quantiques, les verres métalliques amorphes de dimension zéro et les alliages à haute entropie ne sont que quelques exemples de matériaux avancés introduits dans le monde depuis le milieu du siècle dernier1. Lorsqu'il s'agit de fabriquer et de développer de nouveaux alliages aux caractéristiques supérieures, il s'agit souvent d'augmenter les écarts par rapport à l'équilibre, soit dans le produit final, soit à un stade intermédiaire de son élaboration. Grâce à la mise en œuvre de nouvelles techniques de préparation permettant d’obtenir un écart significatif par rapport à l’équilibre, une toute nouvelle classe d’alliages métastables appelés verres métalliques a été découverte3.

Ses travaux au California Institute of Technology en 1960 ont provoqué une révolution dans le concept des alliages métalliques lorsqu'il a synthétisé un alliage Au-25 at.% Si à l'état vitreux en solidifiant rapidement le liquide à des vitesses approchant le million de degrés par seconde4. L'événement de découverte du professeur Pol Duwezs annonce non seulement le début de l'histoire du verre métallique (MG), mais il a également entraîné un changement de paradigme dans la façon dont les gens considéraient les alliages métalliques. Depuis les premières recherches pionnières sur la synthèse des alliages MG, pratiquement tous les verres métalliques sont entièrement produits par l'utilisation de l'une des méthodes suivantes : (i) solidification rapide des matières fondues ou des vapeurs, (ii) désordre atomique des réseaux cristallins, (iii) réaction d'amorphisation à l'état solide entre des éléments métalliques purs et (iv) transformations à l'état solide à partir de phases métastables5.