文档介绍：微学福尼亚进行一个涂料
孔与间孔材料
对银交换离子亲水性和抗菌沸石进行的发展研究:一个长达一年的耐久性研究以及对于细菌,真菌,酵母的一般细微研究 Rajwant S. Bedi, Rui Cai, Cory O’Neill, Derek E. Beving, Stephen Foster, Sean Guthrie, Wilfred Chen, Yushan Yan 美国加利福尼亚大学化学和环境工程部门
1介绍
载人航天器机载环境控制系统的一个关键部分包括用于控制舱内温度和湿度的冷凝换热器【冷凝器】,冷凝器内,小的空气通道内的冷的潮湿空气被冷凝成液滴。在零重力或微重力的空间内,被冷凝成的液滴在空气流的作用下流回船舱中。空气通道上的一个亲水性的涂层可以使冷凝的液珠形成一个可以轻易被真空分离的薄膜,亲水涂层的杀菌性质是必需的,这是因为潮湿的表面容易长细菌和真菌,这些细菌和真菌不利于船舱内全部成员的环境。
当前的胶化涂料通常需要高温固化,这种方式与冷凝器中的金属合金设备不相容,这种提供设备抵抗真菌的方法涉及到氧化银的性质。表面涂层持久的抗菌性质需要氧化银的高浓度集中。由于表面涂层中氧化银的高浓度集中会增加材料得疏水性从而使材料的亲水性和抗菌性达到一个平衡。在长时间的曝露以后,涂层上的抗菌剂会完全的溶解,这时涂层应用新的涂层替换掉。为了解决恢复涂层表面抗菌性这问题,做了许多珍贵的尝试证明了关于用后涂层【约100微米】将导致减少冷凝器传热效率。因此,薄的涂层应该是有益的,尽管一点也不耐久。
我们提议用银交换沸石作为飞船内的亲水和抗菌涂层,钠沸石(Na-ZA)涂料很容易被用低温(比如65°C)沉积而结晶,这过程可以使涂料表面更复杂和使金属合金的形状被限定。银离子可以通过一个快又容易的离子交换过程进入沸石内部,结合了银离子进入沸石框架,银离子不会牺牲,而是抑制疏水氧化银的作用。此外,一旦氧化银被消耗完,沸石涂料的抗菌能力就很容易通过一个相对不是很昂贵的离子交换过程而再生。与厚度大约5mm的相比,Ag-ZA涂料相对较薄,而且最近证实了该材料有更好的传热性能。我们以前证明了Ag-ZA涂料有更好的亲水性,特别的事抗菌对大肠杆菌和其脢作用物有很好的结合作用。一个额外的为期八周的耐久性测试表明涂料在完全侵入水中后会保留其亲水和抗菌的性质。长期保存这些涂层的亲水性和抗菌素的效率是一个主要担心的问题,因为他们会被利用在飞船小屋内冷凝器的涂层
长达10年或更多。在这项研究中,长时间耐久性被研究成2种情况,侵在无离子溶液里一年,期间在评估涂料的亲水性,银的含量和抗菌活性时24小时重复曝露大肠杆菌。与此同时的一个涂料长时间耐久性实验,他们的功效是评估和几个微生物物种,包括三种类型的细菌、酵母和一种真菌。英诺克李斯特菌的细菌
,表皮葡萄球菌,假单胞菌(putida)被选中是因为他们非致病性并与通常引发人类各种疾病相关联的细菌基因相似。通过研究这些细菌的功效可以预见银锌涂料对相对致病的细菌群的作用,此外,真菌出芽短梗酶和海洋酵母姣红酵母也用来抗菌性涂料的抗菌性研究。
2实验
(ZA)的沸石涂料和银离子交换涂料(Ag-ZA)的准备
ZA涂料的制备和银离子交换这过程已经在我们先前的研究中详细的描述,简单地说,摩尔组成的10 Na2O::SiO2:200H2O是一个明确的合成溶液。纯净的铁片样片SS-304【2cm~3cm】 wt.%的洗涤液洗净,聚丙烯球被剃须刀片切片,然后新的样片插入到其缝里,经过处理后的样品放入到一个密封的聚丙烯瓶的ZA合成溶液里面并且加热到65°C达12小时。经过合成后,涂料上的样品被无离子水【ddi】和干燥的空气彻底洗净,锌的结构已被x射线探知,这种ZA涂料是通过交换沸石毛孔里面的钠离子和银离子而获得抗菌性。***银溶液达6小时,然后用无离子水【ddi】彻底清洗样品,在放在无离子水力浸泡1小时。
锌涂料是用在20kv电子显微镜下观察其离子交换过程,半定量能量色散
x射线光谱【EDS】稳定其测量。
,每隔3个月,10个样品从被浸入的溶液中取出并测量其亲水性,银含量和抗菌性的功效并与其和大肠杆菌的功效相对比。
这种涂料的亲水性是由VCA-Op