纳米氧化锌的作用机理及用途
2023-06-08
纳米氧化锌是一种新型多功能精细无机材料，由于颗粒的细小化，使得纳米氧化锌粉体产生了本体材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而展现出许多特殊的性质，如无毒、非迁移性、荧光性、压电性、抗菌除臭、吸收和散射紫外线等。由于氧化锌原料来源丰富，价格低廉，同时锌还是一种人体所必需的矿物元素，纳米氧化锌已成为无机抗菌剂研究的热点之一。
纳米氧化锌在科技领域也有许多新的用途，如制造气体传感器、荧光体、抗菌材料、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏材料、压敏电阻、磁性材料和塑料薄膜等。
纳米氧化锌抗菌机理
光催化抗菌机理：纳米氧化锌在阳光尤其是紫外光的照射下，在水和空气中能自行分解出带负电的电子，同时留下了带正电的空穴，这种空穴可以激发空气中的氧变为活性氧，与多种微生物发生氧化反应，从而把细菌杀死。
金属离子溶出抗菌机理：锌离子会逐渐游离出来，当它和细菌体相接触时，就会和细菌体内活性蛋白酶相结合使其失去活性，从而将细菌杀死。
通过纳米氧化锌和普通氧化锌对纯棉织物进行抗菌整理和研究，发现纳米氧化锌的抗菌是光催化和金属离子溶出两种抗菌机理共同作用的结果，纳米氧化锌对金葡球菌的抗菌性强于大肠杆菌，纳米粒子的粒径越小，光催化作用越强。
纳米氧化锌的实际应用
01生活日用品领域
在服饰方面的应用，比如运动衫，罩衫，制服，套裤，职业服，泳衣和童装等。它还被用于工业和装饰方面，例如：广告用布，户外装饰布等。
02户外作业领域
纳米氧化锌的抗紫外性能使得其可用于生产各类遮阳伞，窗帘，运输篷布和各类帐篷用布等。
03医疗领域
纳米氧化锌的特殊性质，可以用来制作手术服。纳米氧化锌可吸收和散射紫外线，所以具有屏蔽紫外辐射的功能。由于纳米氧化锌属于直接带隙半导体，所以当接收到紫外辐射时，电子可以吸收紫外辐射的能量并跃迁到导带上，跃迁后会产生空穴电子对，与此同时紫外线也被吸收。
另外，当紫外光的波长远大于纳米氧化锌的粒径时，纳米粒子可以向各个方向散射中长波紫外线，从而降低紫外线在照射方向上的强度。而纳米氧化锌的粒径范围一般是1-100nm，紫外线波长范围100-400nm，所以纳米氧化锌对长波紫外线（波长320-400nm）和中波紫外线（波长280-320nm）的屏蔽效果较好。与有机紫外线吸收剂相比，纳米氧化锌安全、稳定、可靠，用作紫外线屏蔽剂，可用于纤维材料。
此外，早期牙科治疗中使用的复合树脂强度不足，往往导致治疗失败，于是产生了性能更好的混合型复合树脂。由于纳米氧化锌晶体结构完整，几乎没有内部缺陷，同时具有高强度、高模量的特点，将其加入到复合树脂体系中，可显著提高复合树脂的力学性能。同时纳米氧化锌也因其本身所具有的抗菌特性，所以可被应用到牙科树脂上来替代传统的烤瓷牙。
结语
纳米氧化锌它具有良好的抗菌性、紫外线屏蔽性和生物相容性，它已经应用到生活的各个方面，比如纳米氧化锌可用于表面涂料产品应用在空间飞行器，而工业上也早已有关于它应用的研究，如陶瓷和橡胶工业。现如今，纳米氧化锌载药体系、纳米药物的研究受到研究人员的日益关注。纳米氧化锌材料正在逐渐被应用到各个领域。
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