Síntese e caracterização de Cu vítreo metálico

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 13163 (2022) Citar este artigo

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Os biofilmes são componentes significativos que contribuem para o desenvolvimento de infecções crónicas, especialmente quando estão envolvidos dispositivos médicos. Esta questão representa um enorme desafio para a comunidade médica, uma vez que os antibióticos convencionais só são capazes de erradicar os biofilmes até um grau muito limitado. A prevenção da formação de biofilme levou ao desenvolvimento de uma variedade de métodos de revestimento e de novos materiais. Estes métodos destinam-se a revestir superfícies de forma a inibir a formação de biofilme. As ligas vítreas metálicas, em particular as ligas que incluem metais de cobre e titânio, ganharam popularidade como revestimento antibacteriano desejável. Entretanto, tem havido um aumento na utilização da técnica de revestimento por pulverização a frio devido ao facto 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 constituído por ternário Cu – Zr – Ni utilizando técnica de liga mecânica. Os pós esféricos que compunham o produto final foram utilizados como matéria-prima para revestimentos por pulverização a frio em superfícies de aço inoxidável em 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 para conceber e instigar a introdução de novos materiais que satisfaçam os seus requisitos específicos resultou na melhoria do seu desempenho e classificação na economia globalizada1. É sempre atribuído à capacidade do homem de desenvolver materiais e fabricar equipamentos e dispositivos utilizados para a fabricação e caracterização de materiais, medido pelo progresso alcançado na saúde, educação, indústria, economia, cultura e outras áreas, de um país ou região para outro, e isto 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. Pesquisas recentes concentraram-se em melhorar as qualidades e o desempenho de materiais já existentes, bem como em sintetizar e inventar tipos totalmente novos 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 momento. Estes esforços persistentes levaram ao nascimento de novas famílias de materiais inovadores que são colectivamente referidos como materiais avançados2. Nanocristalinos, nanopartículas, nanotubos, pontos quânticos, vidros metálicos amorfos de dimensão zero e ligas de alta entropia são apenas alguns dos 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, trata-se muitas vezes de aumentar o desvio do equilíbrio, quer no produto final, quer numa fase intermédia da sua produção. Como resultado da implementação de novas técnicas de preparação para apresentar um desvio significativo do equilíbrio, foi descoberta uma classe inteiramente nova de ligas metaestáveis ​​chamadas 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 com 0,0% de Si no estado vítreo, solidificando rapidamente o líquido a taxas próximas de 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 forma como as pessoas pensavam sobre as ligas metálicas. Desde a primeira investigação pioneira para a síntese de 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.