導(dǎo)語：如何才能寫好一篇納米陶瓷，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一.納米復(fù)相陶瓷的制備方法

制備納米復(fù)相陶瓷的目標(biāo)是使陶瓷基體結(jié)構(gòu)中均勻分散納米級(jí)顆粒，并使這些顆粒進(jìn)入基體內(nèi)部形成“內(nèi)晶”結(jié)構(gòu)。常見制備納米復(fù)相陶瓷的方法有：

1．1 機(jī)械混合分散一成形一燒結(jié)法

將納米粉末摻入到基體粉末中進(jìn)行混合、球磨、成形、燒結(jié)得到納米復(fù)相陶瓷。該方法的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，不足之處是球磨本身不能完全破壞納米顆粒間的團(tuán)聚，不能做到2相組成的均勻分散。若在機(jī)械混合的基礎(chǔ)上使用大功率超聲波以破壞團(tuán)聚，并調(diào)整體系的ph值或使用適量分散劑，可使最終的分散性有一定的改善。另外，由于球磨介質(zhì)的磨損，會(huì)帶入一些雜質(zhì)給納米復(fù)相陶瓷的性能帶來不利影響，如將a1o、tic、cr2o 按一定比例在酒精介質(zhì)中球磨72 h，在真空中干燥，采用石墨模具在1 750℃ 、25 mpa壓力下n 氣氛熱壓燒結(jié)20 min，得到a1o 一tic復(fù)相陶瓷；由氬氣保護(hù)，利用該方法可制得aio 與合金的復(fù)相陶瓷。

1．2 復(fù)合粉末一成形一燒結(jié)法

復(fù)合粉末的制備是利用化學(xué)、物理過程直接制取基質(zhì)與彌散相在一起完成的。該復(fù)合粉末均勻分布，對(duì)其進(jìn)行成形后采取不同的方法進(jìn)行燒結(jié)，可獲得納米復(fù)相陶瓷。制備納米復(fù)合粉末的方法有：化學(xué)氣相沉積法、碳熱還原氧化法以及溶膠一凝膠法等。

......

目錄

一.納米復(fù)相陶瓷的制備方法

二．納米復(fù)相陶瓷研究的實(shí)例

三.納米復(fù)相陶瓷的性能

參考資料

參考文獻(xiàn)

1 梁忠友．納米復(fù)相陶瓷研究進(jìn)展．全國性建材科技期刊— — 陶瓷，1999(4)：10—11

2 曾照強(qiáng)，胡曉清．添加cr2o對(duì)tic陶瓷燒結(jié)及納米結(jié)構(gòu)形成的影響．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1998，26(5)：178 181

3 osso d，tiuement 0，legaer g，et a1．a(chǎn)lumina—alloy llano•composite powders by mechanosynthesis．journal of materials science，1998，33：3 019～3 119

4 daroczi l，becke l d，p0sgay g，et a1 ．magnetic properties of all milled nanoerystalline ni and fe．nanostruct mater，1995，6：981～989

5 李虹，黃利萍，蔣薪．納米sic—si，n4復(fù)合粉體制備材料的顯微結(jié)構(gòu)．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1995，23(5)：545～549

6 deoek—sc o c，kwang-taek h，chan g-sam k．fabrication me•chanical prope rties and microstructure an alysis of si3 n4／sic nanocom—po site．composites，1999，a30：425～427

7 高紀(jì)明，肖漢寧，杜海清．納米sic(y：03)復(fù)合粉末的氨解溶膠一凝膠法合成．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1998，26(5)：588—591

8 李云凱，紀(jì)康俊，鐘家湘，等．納米 o】一21"05(3y)復(fù)相陶瓷的微波燒結(jié)．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1998，26(6)：740—744

9 nakagawa ，grigofiu c，masugata k，et a1．synthesis of tio2and tin nanosize powders by intense light ion—beam evaporation．jour—nal of materials science，1998，33：529～533

1o meli c a，grabovki k s，hinshelwood d d，et a1．film depo •sition and surface modification using pulsed ion beams．j．vac．sci．technol，1995，a13：1 182～ 1 188

11 張偉儒，等．sic復(fù)相陶瓷的研究．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1998，26 (1)：4～9

12 yoshimura m，ohji t，sando m，et a1．rapid rate sintering ofnano— grained z 一based composites using pulse electric currentsintefing method．journal of materials science letters，1998，17：1 389～ 1 391

13 yoshio a，toshio 0，naoto h ．influence of starting powdercharacteristics on mechanical properties of sic—particle／si3 n4 compos•ites．journal of the ceramic society of japan，1992，100(4)：463～468

14 高濂，王浩，劉茜，等．納米sic—ca—a—simon復(fù)相陶瓷的研究．硅酸鹽學(xué)報(bào)，1996，24(6)：694—698

15 高濂，王宏志，洪金生．放電等離子超快速燒結(jié)sic一0，納米復(fù)相陶瓷．無機(jī)材料學(xué)報(bào)，1999，14(1)：55—60

16 piciacchioa a，lee s，messing g l．processing an d micro•structure development in alumina —-silicon carbide intragranular particulate composites．j．a(chǎn)m．ceram ．soc．，1994，77(8)：2 157～2 164

17 anya c c．hertzian flaw analysis an d mod els for the predlc．tion of flexural ~acture strength of 03an d 03／sic。nanoeompo sites．jonmal of materials science，1998，33：977～984

18 王宏志，高濂，歸林華，等． sic納米復(fù)合材料的制備及性能．無機(jī)材料學(xué)報(bào)，1999，14(2)：280～286

19 .

簡(jiǎn)單介紹

摘

要：20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的納米復(fù)相陶瓷，對(duì)陶瓷材料的性能產(chǎn)生重大的影響，為材料的利用開拓了一個(gè)新的領(lǐng)域，已成為材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

篇2

超級(jí)納米陶瓷漆 石粉變黃金

我廠發(fā)明成功用99%的石粉，加入1%的幾種食品級(jí)化工原料，經(jīng)混溶復(fù)合，紅外微波改性，瞬間變成超級(jí)納米陶瓷漆，可廣泛用于室內(nèi)外墻面裝飾。產(chǎn)品粉末狀，加水拌勻即可施工，不用先刮膩?zhàn)釉偎⑷槟z漆，而是打底做面一次完成，省工省時(shí)，效果如陶瓷般堅(jiān)硬潔白，光滑如鏡，不起皮，不開裂，具備超強(qiáng)的耐污性，水洗萬次無損傷。每噸成本約500元，市售參考價(jià)6000元，關(guān)鍵是產(chǎn)品不含任何有毒有害物質(zhì)，不含甲醛，綠色環(huán)保，通過國家建材認(rèn)證，整體裝飾效果超過任何一種墻體漆。廣東苗經(jīng)理原來生產(chǎn)涂料乳膠漆，年收入30萬，而投資超級(jí)納米陶瓷漆，6個(gè)月銷售800噸，獲利200多萬，為表達(dá)感激之情給我廠寄來禮品。目前國內(nèi)高檔乳膠漆售價(jià)高達(dá)每噸五萬，抗甲醛墻體漆每噸售十幾萬，歡迎讀者帶任何一種墻體漆涂料前來打擂臺(tái)，不怕不識(shí)貨，就怕貨比貨，我廠面向全國提供全套設(shè)備技術(shù)。

超級(jí)納米膠粘劑

用沙子石粉賺大錢

我廠發(fā)明成功用99%的沙子石粉，加入1%的化工原料及納米膠鏈劑，經(jīng)密煉復(fù)合而成超級(jí)納米膠粘劑，每噸成本350元，售1300元。廣泛用于大理石、保溫板、瓷磚的粘貼，施工中無需再購砂子水泥，只加水調(diào)合，即可施工，膠分子快速滲透到石材及建筑物中，形成硅鈣石，永不脫落，粘結(jié)力是水泥的十倍，鋪大理石地面每平方只需4公斤，貼瓷磚1.5公斤，比傳統(tǒng)施工省料80%，成本下降50%。室內(nèi)地面只需0.3公分，極大提高了空間高度。超級(jí)納米膠粘劑將引爆城建墻體及地面施工的一場(chǎng)新革命，超級(jí)納米膠粘劑具有超霸的粘結(jié)神力，在方磚上貼上大理石板，只需2分鐘夾住石板可把整塊磚提起來，令人拍手叫絕。我廠提供設(shè)備技術(shù)，二人生產(chǎn)，日產(chǎn)20噸。

超級(jí)納米塑膠漆

墻體裝飾大商機(jī)

根據(jù)國家發(fā)明專利石粉變塑料生產(chǎn)原理，我廠又開發(fā)成功用石粉加入幾種化工原料及納米橡塑交聯(lián)劑，通過自助交聯(lián)反應(yīng)合成超級(jí)納米塑膠漆，廣泛用于建筑內(nèi)外墻的裝飾涂刷，產(chǎn)品耐擦洗、抗干裂、防水不脫粉、抗霜菌、表面光滑細(xì)膩，集裝飾性與功能性為一體，讓墻面更精彩。

目前城市墻體裝飾乳膠漆為主流，每噸售1.5～5萬元，廣大城鎮(zhèn)因乳膠漆價(jià)格昂貴仍以普通涂料為主。超級(jí)納米塑膠漆每噸成本約300元，市售3000元，高品質(zhì)低價(jià)格，具備強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，辦廠投資少，適合家庭創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)對(duì)外提供設(shè)備及多種生產(chǎn)技術(shù)。

超級(jí)納米油污分解劑

辦廠發(fā)財(cái)快

餐飲業(yè)最煩惱的是洗盤子刷碗，又苦又累又費(fèi)工，怎么辦？我廠最新發(fā)明成功超級(jí)納米油污分解劑，是由高科技超強(qiáng)潔凈納米材料和多種表面活性劑，殺毒滅菌劑密煉而成，只需在水中加少量納米油污分解劑，把滿是油污茶垢的盤碗放進(jìn)去泡幾分鐘，油污茶垢自動(dòng)分解，瞬間去無蹤，去油污殺毒滅菌漂白一次完成，省工省時(shí)省力省電，可為大酒店、飯館、工礦企業(yè)、政府機(jī)關(guān)、部隊(duì)院校等餐廳節(jié)省大量洗碗工，餐飲業(yè)每縣市擁有幾千家，市場(chǎng)巨大，一人即可辦廠。每公斤成本4.5元，售15元，一公斤潔凈4000件盤碗，現(xiàn)對(duì)外提供技術(shù)設(shè)備，每市限一家。

特大喜訊 又一個(gè)財(cái)富神話

各位讀者，用石粉創(chuàng)造奇跡，創(chuàng)造財(cái)富，我廠用石粉又開發(fā)出一個(gè)振奮人心的精細(xì)化工新產(chǎn)品，系列產(chǎn)品廣泛用于城鄉(xiāng)建筑領(lǐng)域。按目前市場(chǎng)同類產(chǎn)品售價(jià)每噸獲利3000～1.2萬元，1-2人辦廠，年利百萬小菜一碟，現(xiàn)面向全國招加盟廠，提供全套生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備，每地區(qū)只限一家。

聲明：凡是從我廠學(xué)過技術(shù)的老朋友優(yōu)先加盟。

單位：青島市平度現(xiàn)代工藝制品廠

總部：青島市延安三路105號(hào)石油大廈1002

篇3

關(guān)健詞：輕質(zhì)磚；發(fā)白；新型納米防污；三次打蠟；電干燥

1 引言

輕質(zhì)陶瓷磚的定義是以陶瓷原料或工業(yè)廢料為主要原料經(jīng)成形、高溫?zé)傻壬a(chǎn)工藝制成的低容重陶瓷磚（容重不大于1.50 g/cm3）。配方中加入拋光廢渣（碳化硅為主的磨料磨具廢渣可以加入30%左右），對(duì)于減少陶瓷拋光廢渣污染，改善生態(tài)環(huán)境有重大意義。由某陶瓷企業(yè)作為起草單位負(fù)責(zé)制定的《輕質(zhì)陶瓷磚》（JC/T 1095-2009）2010年正式實(shí)施。其最早的工程應(yīng)用就是“廣佛地鐵”，因輕質(zhì)磚優(yōu)異的加工性能，該工程的磚材利用率可達(dá)到95%以上（優(yōu)一合）。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品是不拋磚系列，國標(biāo)中也未出現(xiàn)對(duì)于防污性能的要求。但隨著二次布料甚至噴墨輕質(zhì)磚的開發(fā)和外墻干掛的深度應(yīng)用，對(duì)于輕質(zhì)拋光磚的防污性能也提出了更高要求。使用普通的納米蠟水無法解決打蠟均勻性和磚面發(fā)白的問題，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的最終質(zhì)量和施工效果。之前使用新型納米蠟水都要將輕質(zhì)磚拋光后先放置24 h以上，才會(huì)減少發(fā)白問題的產(chǎn)生，而且還要考慮天氣的濕度因素，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。由某陶瓷企業(yè)和蠟水供應(yīng)商經(jīng)過深入研究，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于成功達(dá)到一次下線后防污性能達(dá)標(biāo)和避免發(fā)白的質(zhì)量要求。

2 定義

發(fā)白：指的是輕質(zhì)磚打蠟后期因內(nèi)部水分與蠟水結(jié)合產(chǎn)生白色粉末顆粒，影響裝飾效果的一種缺陷。如圖1。

水印：輕質(zhì)磚拋光下線時(shí)，因磚體含水量較高，人工撿磚會(huì)在磚表面形成手印等印記，影響磚面質(zhì)量。

新型納米防污：因輕質(zhì)磚經(jīng)拋光后磚面小孔洞較多，使用普通納米蠟水A+B無法形成保護(hù)薄膜，只能研發(fā)新型納米防污劑，使得蠟水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成透明薄膜，可以經(jīng)受油性筆（行業(yè)通用檢測(cè)方法）、水泥、墨汁以及腳踩的嚴(yán)格防污檢測(cè)。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1不同形式蠟水的效果呈現(xiàn)

將不同形式的蠟水分別涂于拋光磚面后的效果呈現(xiàn)如表1、表2所示。

3.2放置時(shí)間與含水率的關(guān)系

輕質(zhì)磚拋光下線后放置時(shí)間與含水率的關(guān)系（取磚的中心部位），如表3。

3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在對(duì)發(fā)白部位的處理過程中發(fā)現(xiàn)：發(fā)白部位的U蠟相對(duì)不發(fā)白部位的U蠟要薄，而經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)打U蠟厚的地方顏色會(huì)深一些。

4 原因分析

（1）蠟水發(fā)白

輕質(zhì)磚發(fā)白主要還是U蠟引起，而U蠟發(fā)白的原因是U蠟與水有接觸。

（2）打蠟不勻

U蠟在磚面的分布不均勻會(huì)引起色差現(xiàn)象。

5 避免U蠟發(fā)白應(yīng)采取的措施

為避免U蠟發(fā)白，可采取下列幾項(xiàng)措施：

（1）消除輕質(zhì)磚自身所含水份：控制磚的含水率。按目前實(shí)驗(yàn)結(jié)果暫定為0.05%以下。

（2）消除輕質(zhì)磚打DH1蠟、DH2蠟過程中蠟水自身所帶的水份：納米機(jī)后加裝軸流風(fēng)機(jī)，除去磚面水份。

（3）U蠟要求全部覆蓋磚面，且要求涂布均勻：用三個(gè)滴頭滴U蠟（左、中、右），要求使用U3蠟的打蠟機(jī)將輕質(zhì)磚U蠟涂滿磚面、涂布平滑。及時(shí)更換打U蠟的海綿，避免U蠟硬化在磚的表面留下蠟的條紋。

（4）消除U蠟固化過程中的水份：加裝發(fā)熱管。

（5）確定打蠟操作流程。

進(jìn)磚電干燥（38KW石英發(fā)熱管，溫控150℃，總長12 m，如圖2所示）打第一道蠟水（DH1蠟，用打A液的磨頭打） 經(jīng)1～2個(gè)風(fēng)機(jī)吹磚面打第二道蠟水（ DH2蠟，使用打A液的磨頭，最后三個(gè)磨頭改為羊毛輪磨盤）要求將磚面的溫度提升到40℃以上（電干燥）經(jīng)2～3個(gè)風(fēng)機(jī)吹干過U蠟打蠟機(jī)（30KW石英發(fā)熱管20條）下線。

（6）操作注意事項(xiàng)（表4）。

篇4

【摘要】 ［目的］評(píng)估納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性。［方法］根據(jù)ISO10993-1標(biāo)準(zhǔn)，采用細(xì)胞毒性試驗(yàn)、急性毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)和體內(nèi)植入(90 d)試驗(yàn)對(duì)納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性進(jìn)行評(píng)估。［結(jié)果］納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性的細(xì)胞毒性評(píng)分小于I級(jí)，細(xì)胞生長無明顯抑制現(xiàn)象，無急性毒性反應(yīng)，無溶血反應(yīng)，體內(nèi)植入符合植入材料生物學(xué)評(píng)價(jià)要求。［結(jié)論］納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料具有良好的組織相容性，作為骨組織工程中生物支架材料具有廣闊臨床應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】 羥基磷灰石　二氧化鋯　組織相容性

Abstract: ［Objective］To evaluate the histocompatibility of nano hydroxyapatite-zirconia composite bioceramic. ［Methods］According to the standard of ISO 10993-1，cytotoxicity experiment，acute toxicity test，hemolysis test and in vivo implantation(90 days) test were conducted to evaluate the histocompatibility of nano hydroxyapatite-zirconia composite bioceramic.［Results］The score of cytotoxicity experiment was lower than grade I，and there was no significant inhibition of cell growth，no acute toxic reaction or hemolytic reaction.And the in vivo implantation met the requirements of the biological evaluation of implant materials.［Conclusion］Nano hydroxyzpatie-zirconia composite bioceramic showed a good histocompatibility.It has a broad prospect as a biomaterial scaffold in the bone tissue engineering.

Key words：hydroxyapatite; zirconia; histocompatibility

生物陶瓷是目前骨組織工程常用的支架材料，傳統(tǒng)的生物陶瓷材料由于粒徑較大，氣孔大，其脆性及彈性模量較大，影響了在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用［1］。由哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科共同研究制備的納米羥基磷灰石-40%二氧化鋯(nano hydroxyapatite-40%zirconia，nano HA-40%ZrO2)陶瓷材料強(qiáng)度、硬度、韌性和超塑性上都得到提高，如在人工器官制造，臨床應(yīng)用等方面將比傳統(tǒng)陶瓷有更廣泛的應(yīng)用并具有極大的發(fā)展前景。本研究選用細(xì)胞毒性試驗(yàn)、急性毒性試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)，植入實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)納米HA-40%ZrO2組織相容性，初步評(píng)價(jià)該材料應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料的制備與浸提液提取

HA／40%ZrO2、HA由哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科共同研究制備，用溶膠-凝膠(sol-gel)法制成納米羥墓磷灰石粉粒(HA)［2］，然后將質(zhì)量比按60%納米HA+40%二氧化鋯比例配制，納米HA和二氧化鋯粉體經(jīng)充分研磨后得到納米羥基磷灰石／二氧化鋯復(fù)合粉體，采用熱壓低溫?zé)Y(jié)技術(shù)磨削制成3 mm×3 mm×5 mm長方體。將經(jīng)過環(huán)氧乙烷滅菌的上述復(fù)合材料以1 g材料／5 ml介質(zhì)的比例，放入生理鹽水或小牛血中，37℃恒溫箱中靜置浸提72 h制備成HA／40%ZrO2浸提液，過濾除菌，4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 細(xì)胞毒性試驗(yàn)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

采用L929細(xì)胞(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)遺傳實(shí)驗(yàn)室饋贈(zèng))經(jīng)復(fù)蘇、傳代后，將細(xì)胞培養(yǎng)基配制1×104個(gè)／ml細(xì)胞懸液分注于96孔塑料培養(yǎng)皿中，每孔100 μl，每組每觀察期至少8孔，細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24 h。然后棄去原培養(yǎng)基，用PBS洗滌2次，試驗(yàn)組加入100 μl小牛血清浸提液，陰性對(duì)照組加入100 μl小牛血清，陽性對(duì)照組加入64 g/L苯酚溶液，繼續(xù)培養(yǎng)1、2 d和3 d。棄去培養(yǎng)皿中的浸提液和培養(yǎng)基，加入20 μl/孔的MTT液，繼續(xù)培養(yǎng)6 h，吸去原液，加入150 μl／孔二甲亞砜，振蕩10 min，在BECKMAN DU640紫外分光光度計(jì)以500 nm波長測(cè)定吸光度OD值，并計(jì)算細(xì)胞的相對(duì)增殖度(RGR)。RGR=(試驗(yàn)組OD值-空白OD值)／(陰性對(duì)照組OD值-空白OD值)

1.2.2 細(xì)胞毒性分級(jí)與判定

RGR≥100%評(píng)為0級(jí)；RGR在75%～99%之間評(píng)為I級(jí)；RGR在50%～74%之間評(píng)為II級(jí)；RGR在25%～49%之間評(píng)為Ⅲ級(jí)；RGR在1%～24%之間評(píng)為Ⅳ級(jí)；RGR為0時(shí)評(píng)為V級(jí))。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為1或0級(jí)反應(yīng)為合格，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為Ⅱ級(jí)反應(yīng)時(shí)需結(jié)合細(xì)胞形態(tài)綜合評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為Ⅲ～V級(jí)反應(yīng)為不合格。

1.3 急性全身毒性試驗(yàn)

1.3.1 動(dòng)物分組及實(shí)驗(yàn)方法

將20只昆明小鼠(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供)，雌雄各半，體重（20±2.0） g，隨機(jī)均分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組用生理鹽水HA／40%ZrO2材料浸提液，對(duì)照組用生理鹽水，均以50 ml／kg劑量通過小鼠腹腔注射，觀察注射后24、48和72 h動(dòng)物的一般狀態(tài)、毒性表現(xiàn)。

1.3.2 結(jié)果評(píng)定

72 h內(nèi)實(shí)驗(yàn)組反應(yīng)小于對(duì)照組為符合要求；實(shí)驗(yàn)組中40%死亡，或60%出現(xiàn)明顯毒性反應(yīng)，或動(dòng)物普遍出現(xiàn)進(jìn)行性體重下降為不符合要求。

1.4 溶血試驗(yàn)

1.4.1 制備新鮮稀釋血

經(jīng)肘前靜脈抽取健康人(8人，男性)靜脈血4 ml，混入3.2%檸檬酸鈉緩沖劑0.4 ml，加入生理鹽水5 ml進(jìn)行稀釋即制備出新鮮稀釋血。

1.4.2 實(shí)驗(yàn)分組及方法

實(shí)驗(yàn)組取HA／40%ZrO2浸提液10 ml，陰性對(duì)照組取9 g/L生理鹽水10 ml，陽性對(duì)照組取蒸餾水10 ml，每組各取8個(gè)試管，將所有試管放入37℃恒溫箱中水浴30 min，各試管內(nèi)分別加入新鮮稀釋血0.2 ml輕搖，37℃恒溫保留60 min，3 000 r/min離心5 min，取上清液在紫外分光光度儀上測(cè)定545 nm處的光吸收度(A)。溶血率計(jì)算公式：溶血率=(實(shí)驗(yàn)組吸光度-陰性對(duì)照組吸光度)／(陽性對(duì)照組吸光度-陰性對(duì)照組吸光度)×100%

1.4.3 結(jié)果評(píng)定

溶血率

1.5 肌肉內(nèi)種植實(shí)驗(yàn)

1.5.1 實(shí)驗(yàn)分組及方法

選用Wister大鼠40只(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供)，雌雄各半，體重（220±25） g，隨機(jī)分為術(shù)后第7、15、30、90 d 4組，每組10只。將HA-40%ZrO2材料塊環(huán)氧乙烷消毒后備用。常規(guī)麻醉消毒，在大鼠脊柱右側(cè)1.0 cm處做切口，分離豎脊肌，于肌肉內(nèi)植入HA／40%ZrO2材料塊，縫合肌膜和皮膚。術(shù)后每日予以青霉素20萬U肌注，連續(xù)3 d，于術(shù)后第7、15、30、90 d取材。

1.5.2 觀察指標(biāo)

大體觀察：觀察術(shù)后大鼠飲食、活動(dòng)、切口反應(yīng)；肉眼下觀察有無材料外露，材料表面的包膜形成情況、有無紅腫等。病理學(xué)觀察：術(shù)后各時(shí)相點(diǎn)連同材料、包膜和樣品周圍0.5～1.0 cm厚的肌肉共同取出，常規(guī)HE染色，每個(gè)標(biāo)本取3張切片。在光學(xué)顯微鏡下觀察材料周圍包膜形成情況和組織反應(yīng)情況。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料兩組間均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)，多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 細(xì)胞毒性試驗(yàn)

HA／40%ZrO2試驗(yàn)組及陰性對(duì)照組，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，OD值均有增加，陽性組OD值無增加，空白組OD值為0.041。實(shí)驗(yàn)組與陰性對(duì)照組同一時(shí)間組間比較差異無顯著性(P>0.05)，與陽性對(duì)照組比較差異有顯著性(P

2.2 急性全身毒性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)小鼠均無死亡、進(jìn)食正常，無驚厥、呼吸抑制、腹瀉、運(yùn)動(dòng)減少和體重下降等不良反應(yīng)，評(píng)價(jià)屬無毒級(jí)。組間小鼠體重增加量比較差異無顯著性(P>0.05)，小鼠體重增加量見表2。表1 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)各組OD值，RGR和細(xì)胞毒性分級(jí)分組培養(yǎng)24 hOD值RGR（略）

2.3 溶血實(shí)驗(yàn)

HA／40%ZrO2浸提液組吸光度為0.040±0.003，陰性對(duì)照組吸光度為0.009±0.001，陽性對(duì)照組吸光度為0.988±0.031，根據(jù)溶血率公式計(jì)算HA-40%ZrO2材料浸提液的溶血率為3.17%，溶血率

2.4 肌肉內(nèi)植入實(shí)驗(yàn)

2.4.1 大體觀察

各組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后當(dāng)天開始進(jìn)食且活動(dòng)正常，創(chuàng)口無明顯出血、滲出，術(shù)后5 d創(chuàng)口愈合良好。未見皮膚破潰、植入物外露等現(xiàn)象。將包繞HA-40%ZrO2材料的組織切開，術(shù)后第7、15 d時(shí)無明顯包膜形成，第30、90 d時(shí)可見包膜組織，包膜隨時(shí)間延長逐漸變薄。表2 急性全身毒性實(shí)驗(yàn)體重變化情況（略）

2.4.2 組織病理學(xué)檢查

材料植入大鼠豎脊肌植入后7 d，試樣周圍可見以嗜中性粒細(xì)胞浸潤為主的炎性反應(yīng)，可見吞噬細(xì)胞，無囊壁形成（圖1）；植入15 d后試樣周圍有少量嗜中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤和巨細(xì)胞；試樣周圍可見小血管與纖維母細(xì)胞增生，開始形成疏松囊壁（圖2）；植入30 d后，試樣周圍可見少量淋巴細(xì)胞，試樣周圍可見纖維母細(xì)胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結(jié)構(gòu)（圖3）；植入90 d后試樣周圍未見或僅見極少量淋巴細(xì)胞，纖維化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄（圖4）。

3 討論

生物陶瓷是目前骨組織工程常用的支架材料，常用的是以羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)粉料為原料［2］，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)即得到的生物羥基磷灰石陶瓷，由于其粒徑較大，氣孔大，其脆性及彈性模量較大，影響了在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用［3］。納米生物復(fù)合材料是將納米微粒與其他材料復(fù)合制成各種復(fù)合材料從而獲得許多優(yōu)良特征［4］。氧化鋯(ZrO2)具有良好的耐磨性、抗生理腐蝕性和好的生物相容性，而且其強(qiáng)度、斷裂韌性指標(biāo)也高于其他所有的生物陶瓷材料，作為第二相顆粒加入到HA涂層中可以顯著提高涂層材料的力學(xué)性能 ［5］。目前國內(nèi)外已制備出含有(10%～70%)ZrO2的納米羥基磷灰石復(fù)合材料［6］，其強(qiáng)度和韌性等綜合性能可達(dá)到甚至超過致密骨骼的相應(yīng)性能［7、8］。其ZrO2含量越高其力學(xué)性能提高越明顯，但由于金屬離子效應(yīng)，吸附在材料表面的組織生物分子的化學(xué)組成將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。為探索在力學(xué)性能和組織相容性上達(dá)到平衡，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨外科共同研究制備成HA／40%ZrO2，其在強(qiáng)度、硬度和韌性上都得到顯著提高。

當(dāng)生物材料植入人體后，材料周圍組織(組織細(xì)胞，水，離子和生物分子及其他物質(zhì)的體液)的組成是非常復(fù)雜的，表現(xiàn)的形式也多種多樣。組織相容性是指材料與活體組織之間相互容納的程度，即材料的植入或接觸對(duì)組織的組成，形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的影響［9］。目前，人們對(duì)生物材料與骨的相容性研究主要包括三部分：(1)用體外細(xì)胞培養(yǎng)法研究其細(xì)胞相容性；(2)用體內(nèi)種植實(shí)驗(yàn)研究其組織相容性；(3)臨床研究其組織相容性。

本實(shí)驗(yàn)測(cè)定HAp2ZrO2復(fù)合陶瓷的生物學(xué)性能首先采用體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，選用的四唑鹽(MMT)法是一種國際標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)細(xì)胞存活和生長的方法，其原理是活細(xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源的MTT還原為難溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶物(Formazan)并沉積在活細(xì)胞中，而死亡細(xì)胞對(duì)MTT不起作用，因此死亡細(xì)胞不會(huì)被染色。由于MTT結(jié)晶物形成量與細(xì)胞數(shù)呈正比，OD值就能間接反映活細(xì)胞數(shù)量。通過計(jì)算出不同濃度試驗(yàn)材料浸提液作用下的細(xì)胞增殖度，可以對(duì)該材料的細(xì)胞毒性作用作出可靠的定量評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示24 h、48 h后的各組HA／40%ZrO浸提液細(xì)胞毒性分級(jí)均為0級(jí)，72 h后的各組HA／40%ZrO2浸提液細(xì)胞毒性分級(jí)0或1級(jí)別，且與陰性對(duì)照組相比無明顯差異，由此說明HA／40%ZrO2無細(xì)胞毒性作用。

體內(nèi)植入試驗(yàn)可從宏觀和微觀水平來評(píng)價(jià)組織工程支架材料對(duì)組織的局部反應(yīng)，包括早期的炎癥反應(yīng)和隨后的纖維增生反應(yīng)。通過體內(nèi)植入試驗(yàn)結(jié)果可見，材料在大鼠肌肉內(nèi)埋植后，均未出現(xiàn)任何壞死、纖維化、異位骨化和囊性改變。鏡下可見在早期(7 d)出現(xiàn)以嗜中性粒細(xì)胞浸潤為主的急性非特異性炎癥反應(yīng)，多由于手術(shù)創(chuàng)傷、繼發(fā)性微生物侵入引起的細(xì)菌性炎癥或者植入物抑制局部的免疫應(yīng)答能力而產(chǎn)生急性炎癥反應(yīng)。植入15 d后，材料周圍嗜中性粒細(xì)胞減少，可見淋巴細(xì)胞、巨細(xì)胞，轉(zhuǎn)入慢性無菌性炎癥表現(xiàn)，并可見纖維母細(xì)胞與膠原纖維，開始形成疏松囊壁。植入30 d后，炎癥反應(yīng)明顯減輕并伴有纖維增生反應(yīng)，植入90 d后，炎癥反應(yīng)基本消失，纖維化囊壁致密且較初期薄。說明材料對(duì)正常組織已無刺激作用。符合植入物正常病理變化及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［10］，說明HA／40%ZrO2與周圍組織有良好的相容性。

在臨床方面研究其組織相容性，采用的全身急性毒性試驗(yàn)和溶血試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果提示由于HA和ZrO2為惰性材料，其在生物體內(nèi)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無組成元素溶出，因此不會(huì)因材料可溶性殘余分子的化學(xué)作用導(dǎo)致生物體急性反應(yīng)及溶血作用，說明HA／40%ZrO2無全身急性毒性及溶血反應(yīng)。

本實(shí)驗(yàn)表明納米羥基磷灰石-40%二氧化鋯生物陶瓷材料具有良好的組織相容性，考慮到其力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)越性，其作為骨組織工程增韌材料、關(guān)節(jié)和口腔修復(fù)材料具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。在臨床應(yīng)用之前，該納米生物材料還需進(jìn)一步研究遺傳毒性及長期植入試驗(yàn)，觀察長期植入生物體內(nèi)后復(fù)合材料的化學(xué)、力學(xué)穩(wěn)定性及材料微小顆粒溶解情況，為臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］Gonzalez P， Serra J，Liste S，et al.New biomorphic Sic ceramics coated with bioactive glass for biomedical application［J］.Biomaterials，2003，26:4827-4832.

［2］丁金勇，靳安民.生物支架材料在骨組織工程中的研究進(jìn)展［J］.中國矯形外科雜志，2006，1：56-58.

［3］唐佩福，姚琦，黃鵬.碳酸化羥基磷灰石骨水泥的開發(fā)與多孔化研究［J］.中國矯形外科雜志，2008，2：124-126.

［4］Sellinger A， Weiss PM， Brinker CJ，et al.Continuous self-assembly of organic-inorganic nanocomposite coatings that minic nacre［J］.Nature， 1998，394:256-259.

［5］肖秀峰，劉榕芳，鄭煬曾.羥基磷灰石／氧化鋯復(fù)合涂層熱穩(wěn)定性和結(jié)合強(qiáng)度的研究［J］.無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2005，7：965-970.

［6］王竹菊，韓文波，陶樹青.納米生物陶瓷材料面對(duì)骨科應(yīng)用中強(qiáng)度和韌性的挑戰(zhàn)［J］.中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2007，1：160-163.

［7］Kim TK， Kim AY， Choi BI. Hepatocaelluar carcinoma:harmonic ultrasound and contrast agent［J］.Abdom Imaging， 2002，2:129-138.

［8］Nayak Y，Rana RP， Pratihar SK，et al.Pressureless sintering of dense hydroxyapatite-zirconia composites［J］. Mater Sci Mater Med， 2008，6:2437-2444.

篇5

【關(guān)鍵詞】陶瓷材料；口腔醫(yī)學(xué)；應(yīng)用現(xiàn)狀

【中圖分類號(hào)】R78 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1007-8231（2011）11-1981-01

1 氧化鋯陶瓷

1.1 氧化鋯全瓷牙修復(fù)體

德國Vita公司開發(fā)的In- ceram技術(shù)是制作高強(qiáng)度、低收縮全瓷冠的技術(shù)，也是牙科陶瓷全冠制作中惟一使用其專利技術(shù)命名的制作技術(shù)。Suarez等認(rèn)為 In- ceram氧化鋯陶瓷后牙固定義齒經(jīng)過 3 年的臨床觀察是可以被應(yīng)用的，但該材料被推薦為局部固定義齒修復(fù)方法之前，還需要進(jìn)行長期的臨床研究。此外，Kohal等報(bào)道了一個(gè)臨床應(yīng)用氧化鋯陶瓷為種植體全冠系統(tǒng)成功的病案，并指出能改變灰色牙齦的材料是氧化鋯陶瓷。Piwowarczky等認(rèn)為，3M公司的 Lava All- Ceramic系統(tǒng)（ 是以高強(qiáng)度的氧化鋯陶瓷為核心的全瓷修復(fù)系統(tǒng)）能廣泛地用于前牙和后牙的局部固定義齒修復(fù)中。

1.2 氧化鋯陶瓷作為根樁的應(yīng)用

氧化鋯陶瓷樁核在Y- Ce- TZP 制作中應(yīng)用較為廣泛，因?yàn)檫@樣既可以保留Y- TZP 陶瓷的高強(qiáng)度，又具有 Ce- TZP 陶瓷的高韌性；另一方面 Ce- Y- Mg 復(fù)合穩(wěn)定劑能夠?qū)ρ趸喬沾善鸬胶芎玫脑鲰g，增強(qiáng)效果。由于其強(qiáng)度高、韌性好，力學(xué)性能能夠滿足牙科樁釘?shù)囊螅虼丝捎糜谘趸啒逗说闹谱鳌Ｖ谱鬟^程為預(yù)成氧化鋯棒做樁核蠟形的核心，包埋鑄瓷，試戴粘固同常規(guī)。由于氧化鋯陶瓷是一種高強(qiáng)度瓷，具有較高的抗彎強(qiáng)度，而與之匹配的特制鑄造陶瓷又能于氧化鋯樁結(jié)合在一起構(gòu)成瓷樁核，因此不但透光性好，而且力學(xué)性能超群。

1.3 氧化鋯陶瓷在牙種植方面的應(yīng)用

在氧化鈷陶瓷在牙種植方面的應(yīng)用中，很多學(xué)者認(rèn)為通過基樁顏色改善美觀可以通過設(shè)計(jì)鋁鋯可切削基樁，用于修復(fù)上頜前牙區(qū)的單個(gè)牙缺失。這種美觀的可切削陶瓷前牙種植基樁是通過氧化鋁、氧化鈽和氧化鋯燒結(jié)成一定形態(tài)的基樁胚體，可切削加工，然后玻璃料滲透而成。Brodbeck認(rèn)為，氧化鋯陶瓷種植體基臺(tái)不僅具有良好的口腔材料性質(zhì)而且具有極佳的生物相容性。Rimondini等體外實(shí)驗(yàn)比較了氧化鋯陶瓷基樁和純鈦基樁表面變形鏈球菌、血鏈球菌、粘性放線菌和牙齦卟啉單胞菌等細(xì)菌的定植，發(fā)現(xiàn)氧化鋯陶瓷基樁表面變形鏈球菌的定植超過鈦基樁，血鏈球菌更易定植在鈦基樁表面。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)牙周致病菌在鈦基樁表面的定植量超過氧化鋯陶瓷基樁。Yildirim等研究認(rèn)為氧化鋯陶瓷基臺(tái)抵抗斷裂的能力是氧化鋁陶瓷基臺(tái)的兩倍多。

2 納米陶瓷

2.1 陶瓷在人工牙冠的應(yīng)用

人工牙的研究雖然多，不過研究的方向比較集中，大部分都是關(guān)于陶瓷顆粒及塊體的制備方面，而核瓷與飾瓷的匹配性、人工牙與基牙的適合性、動(dòng)態(tài)載荷測(cè)量、疲勞測(cè)試及臨床應(yīng)用反饋等方面的研究尚待深入進(jìn)行。可切削納米陶瓷塊的研制和開發(fā)使口腔修復(fù)治療更加方便快捷，同時(shí)可切削陶瓷塊體材料的應(yīng)用也可拓寬納米陶瓷的制備方法，有效提高納米陶瓷材料的力學(xué)性能。

2.2 納米陶瓷種植材料

口腔醫(yī)學(xué)的醫(yī)療研究中，種植陶瓷材料主要用于在一些套人工骨骼，關(guān)節(jié)以及人工牙根種植體等。納米輕基磷灰石具有良好的生物活性和生物降解性，它和膠原的納米復(fù)合物在種植體降解和替代的過程中可以進(jìn)行較多的骨改建l1Fl。納米氧化鋁和輕基磷灰石陶瓷材料提高了成骨細(xì)胞的功能。氧化鋁一氧化錯(cuò)納米復(fù)合陶瓷具有對(duì)微裂紋擴(kuò)展的高度抵抗性，使其可以作為一種瓷關(guān)節(jié)修復(fù)體的可靠性選擇國。

3 生物活性陶瓷

生物活性陶瓷是指表面具有生物活性或者具有生物吸收性的陶瓷材料，其主要特點(diǎn)是在生物體內(nèi)能夠誘發(fā)新生組織的生長。羥基磷灰石陶瓷、硅酸鈣陶瓷、生物活性玻璃等在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛。

3.1 磷灰石陶瓷

在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)αu基磷灰石的研究主要集中在材料的制備與臨床效果評(píng)價(jià)等方面。袁捷等將骨髓基質(zhì)干細(xì)胞與珊瑚羥基磷灰石復(fù)合制備人工骨，然后把制備的人工骨植入犬下頜骨階段性缺損部位，32周后觀察發(fā)現(xiàn)骨修復(fù)較好，組織學(xué)顯示有板層骨形成，連接處骨性愈合；胡圖強(qiáng)等研究了納米羥基磷灰石（富含生長因子血漿復(fù)合材料）修復(fù)牙槽突裂的生物性能及富含生長因子血漿在其中的作用，實(shí)驗(yàn)證明納米羥基磷灰石具有較好的生物活性；M.Sadat-Shojai等利用羥基磷灰石納米棒作為填充劑以增強(qiáng)牙科粘結(jié)劑的性能，首先借助一種簡(jiǎn)單的水熱工藝制備了高純度、高結(jié)晶度、高表觀比率羥基磷灰石納米棒，將合成的粉體按0%～5%與粘結(jié)劑溶液混合，然后利用超聲分散均勻，得到牙本質(zhì)粘結(jié)劑，體外力學(xué)性能測(cè)試顯示添加0.2%～0.5%羥基磷灰石納米棒后粘結(jié)劑力學(xué)性能獲得大幅提高，其微觀剪切強(qiáng)度與牙本質(zhì)相當(dāng)。

3.2 三鈣陶瓷

TCP具有誘導(dǎo)根尖周骨質(zhì)再生、牙髓鈣橋形成的生物學(xué)特性，在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和重視。曉兵等將經(jīng)過誘導(dǎo)的犬骨髓基質(zhì)細(xì)胞與多孔β-TCP支架復(fù)合后植入犬的下頜骨的全層節(jié)段性缺損處，評(píng)價(jià)三維多孔β-TCP修復(fù)下頜骨節(jié)段性缺損的生物力學(xué)，術(shù)后6個(gè)月進(jìn)行CT影像學(xué)分析，結(jié)果顯示下頜骨極限缺損區(qū)已修復(fù),下頜骨呈連續(xù)性,且形態(tài)較對(duì)照組完美，三維多孔β-TCP復(fù)合體起到了形態(tài)和功能修復(fù)的雙重目的，具有控釋性能的可注射牙槽骨β-TCP修復(fù)材料的體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示，可注射牙槽骨修復(fù)材料中β-TCP對(duì)細(xì)胞的生長和增殖無明顯抑制作用、無明顯的細(xì)胞毒性；文獻(xiàn)報(bào)道了混懸聚乳酸與TCP復(fù)合并用于修復(fù)大鼠下頜骨缺損實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)口觀察及組織學(xué)觀察顯示修復(fù)缺損處早期有大量纖維結(jié)締組織形成和炎性細(xì)胞浸潤，之后新生的纖維結(jié)締組織將材料分隔成塊狀，缺損區(qū)出現(xiàn)大量新生骨島，同時(shí)可見豐富的成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞。

參考文獻(xiàn)

［1］ 崔福齋,郭牧遙.生物陶瓷材料的應(yīng)用及其發(fā)展前景［J].藥物分析雜志,2010,30(7).

篇6

通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差,耐老化、耐洗刷性差,光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問題,納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:(1)具有很好的伸縮性,能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫,具有對(duì)微裂縫的自修復(fù)作用。(2)具有很好的防水性,抗異物粘附、沾污性能,抗堿、耐沖刷性。(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。論文百事通(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外觀等。

雖然國內(nèi)外對(duì)納米涂料的研究還處在初步階段,但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用,如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷,效果良好。在首體改造工程中,使用納米涂料1700噸,涂刷6萬平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。

2納米水泥的應(yīng)用

普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小,同時(shí)其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用過程中不可避免地產(chǎn)生開裂并破壞。為了解決這一問題就必須加速對(duì)具有特殊性能混凝土的研發(fā),而納米混凝土就能有效的解決這樣問題,納米混凝土,與普通混凝土相比,納米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高,同時(shí)還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級(jí)SiO2、納米級(jí)CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能,而且通過改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥,納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。

納米防水水泥是通過在水泥中添加XPM水泥外加劑的納米材料而制成的,該納米外加劑摻入水泥后,可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng),改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu),同時(shí)提高水泥石的密實(shí)度,增強(qiáng)了防水性能。

納米敏感水泥是在水泥中加入對(duì)周圍環(huán)境變化十分敏感的納米材料,從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。

納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能,從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。

納米隱身復(fù)合材料是通過使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多),在電磁波照射時(shí),納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動(dòng)加劇,促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能,加強(qiáng)對(duì)電磁波的吸收,從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開雷達(dá)、紅外光的偵查,這一材料常用于軍事國防建筑等。

3納米玻璃的應(yīng)用

普通玻璃在使用過程中會(huì)吸附空氣中的有機(jī)物,形成難以清洗的有機(jī)污垢,同時(shí),水在玻璃上易形成水霧,影響可見度和反光度。而通過在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃,則能有效的解決上述缺陷,同時(shí)TiO2光催化劑在陽光作用下,可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過程。

4納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用

陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚),但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞,因而在使用過程中也受到了一定的限制。使用納米材料開發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能,能夠吸收一定量的外來能量。在陶瓷基中加入納米級(jí)的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度,同時(shí)具有良好的抗燒蝕性,火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

5納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用

通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差,易老化,研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問題,納米防水材料能夠很好滿足上述要求,北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材,該類防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景,如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。

6納米保溫材料

隨著我國推行節(jié)能減排的方針,工程界也越來越注重建筑的保溫節(jié)能性能,我國目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料,這些材料在使用過程中容易產(chǎn)生一些對(duì)人體有害的物質(zhì),如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì),聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體,而通過使用納米材料開發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端,如以無機(jī)硅酸鹽為基料,經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果,同時(shí)對(duì)人體也無損害,是一種綠色環(huán)保保溫材料。

7納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和劑方面的應(yīng)用

對(duì)于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件,它們對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高,已超過了普通粘合劑和密封劑所能滿足的范圍。國外通過在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑,使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料,使之具有永久性,將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu),即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動(dòng),提高粘接效果,由于顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時(shí)的噪聲達(dá)到上百分貝,用納米材料制成的劑,既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜,產(chǎn)生根好的作用,大大降低噪聲,又能延長裝備使用壽命,具有非常好的應(yīng)用前景。新晨

8結(jié)語

納米技術(shù)作為一門新興的學(xué)科,被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù),是對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在建筑材料方面的應(yīng)用前景非常廣闊,納米技術(shù)不僅會(huì)推動(dòng)建材新產(chǎn)品的開發(fā),還將為改善人們的生活環(huán)境,提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。納米功能材料已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn),目前研究開發(fā)工作正處于剛剛起步階段,還有很多問題還未很好的解決,需要將進(jìn)一步加速對(duì)納米材料的研究以及推廣應(yīng)用。納米材料將成為21世紀(jì)新型建筑材料的發(fā)展新方向,相信在不久的將來,我們將跨入一個(gè)全新的材料時(shí)代—納米材料時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]?@張立德.納米材料[M].北京:化工出版社,2002.

[2]?@宋小杰.納米材料和納米技術(shù)在新型建筑材料中的應(yīng)用[J].安徽化工,2008,(8):14-17.

[3]?@楊毅,姜煒,劉宏英,李鳳生.納米復(fù)合技術(shù)在新型建材中的應(yīng)用[J].中國粉體技術(shù),2006,(1):43-48.

篇7

1.1設(shè)計(jì)方案

壓電陶瓷作為精密位移器件的主要原理是通過對(duì)其加載電壓，可以實(shí)現(xiàn)軸線方向上的膨脹或收縮，精度可以利用穩(wěn)壓電源的電壓加載步長控制到納米尺度，因此被廣泛地應(yīng)用于精密位移器當(dāng)中，諸如德國Auburn、MA、PICeramic等公司，即專門用壓電陶瓷來制作各種位移器件。圖1為耦合在光學(xué)顯微鏡下的裝置示意圖，該裝置采用壓電陶瓷作為精密位移驅(qū)動(dòng)元件，壓電陶瓷的左端固定，右端為一自由端，在左端固定端配備一個(gè)三自由度粗調(diào)裝置，該三自由度粗調(diào)裝置的一端為樣品固定端A端，A端可通過三自由度粗調(diào)裝置進(jìn)行三個(gè)維度的位置調(diào)節(jié)。在壓電陶瓷的另一端裝備樣品固定端B端。B端固定不可調(diào)節(jié)，為了使樣品能夠很好地固定在A、B兩個(gè)樣品固定端，可以通過三自由度粗調(diào)裝置將A端平面與B端平面調(diào)節(jié)到近乎一個(gè)水平面，以確保樣品是受到單軸拉伸作用力，同時(shí)將A與B端之間狹縫的距離控制在2μm以下，以確保比較短的樣品可以順利地搭載在兩個(gè)樣品固定端上。將搭載好樣品的拉伸裝置放置在光學(xué)顯微鏡下實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的觀測(cè)。光學(xué)顯微鏡上耦合CCD攝像系統(tǒng)，既可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的觀測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的圖像捕捉，如圖1所示，從外接電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2器件成型制作

根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，自行加工設(shè)計(jì)并制作了一套基于壓電陶瓷柱的納米材料拉伸裝置，如圖2所示。圖2a為自制的拉伸裝置的圖片，由圖片可以看出，整套裝置的長度小于10cm，在該套儀器上制作了用于粗略調(diào)節(jié)A端位置的粗調(diào)旋鈕，在固定端B端固定一條用于力的定量化測(cè)量的原子力懸臂梁針尖，在光學(xué)顯微鏡下將納米線的兩端分別固定在A、B兩端，逐步調(diào)節(jié)電源的加載電壓，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷發(fā)生伸長變形，驅(qū)動(dòng)B端運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)圖像或錄像通過光學(xué)顯微鏡上的CCD成像系統(tǒng)傳輸至電腦上，在電腦上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)納米線拉伸過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。圖2b為安裝的懸臂梁針尖的光學(xué)放大照片。

1.3加載力計(jì)算方法

加裝了懸臂梁針尖以后，在懸臂梁變形不是很大的情況下（懸臂梁尖端所偏轉(zhuǎn)的角度在5°以下時(shí)），施加在樣品上的力可以通過以下方法計(jì)算出來，圖3為懸臂梁受力示意圖。假設(shè)偏轉(zhuǎn)角度很小（小于5°），則懸臂梁所受到的力F的值可以用式（1）計(jì)算：F=KLoSinθ（1）其中，K為懸臂梁的勁度系數(shù)，Lo為懸臂梁尖端處距離底端的距離，θ為懸臂梁變形前后懸臂梁現(xiàn)位置與原位置之間的夾角。如果納米線沒有搭載在懸臂梁的最前端，而是搭載在了距離底端為L距離處，則此時(shí)納米線的受力應(yīng)為：F=K(Lo2/L)Sinθ，（2）此時(shí)只需在CCD捕捉到的圖像上測(cè)量出θ和L的值即可計(jì)算出力的大小。

1.4拉伸裝置與掃描電子顯微鏡的耦合

可以將該裝置耦合在掃描電鏡中進(jìn)行原位拉伸實(shí)驗(yàn)，通過掃描電鏡的高分辨成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)納米尺度的原位實(shí)時(shí)觀測(cè)。圖4為將該拉伸裝置耦合在掃描電鏡中的照片，從圖中可以看出，由于該裝置十分的小巧，可以很方便地耦合在掃描電鏡中，利用掃描電鏡中的微機(jī)械手（圖4中黃色尖頭所指示）系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)納米材料的力、電耦合特性的測(cè)試。

2.納米材料拉伸實(shí)例——氧化硅納

米線力學(xué)性能的定量化表征

2.1SiO2納米線的制備與表征

作為地殼中含量最高的組成部分——氧化硅玻璃，由于其具有非常優(yōu)越的物理和化學(xué)等性能，被廣泛地應(yīng)用在電子、光學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，可以說隨處可見氧化硅玻璃的身影。氧化硅玻璃是經(jīng)高溫液態(tài)快速冷卻所形成的一種有著非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，將其加工制成的薄膜、玻璃纖維、玻璃微柱、小顆粒、玻璃懸臂梁等在微電子和納電子機(jī)械系統(tǒng)中常作為元器件使用。但是，氧化硅玻璃有一個(gè)比較致命的弱點(diǎn)就是常溫下且體材料狀態(tài)下，表現(xiàn)為典型的脆性斷裂[9-10]（氧化硅玻璃的玻璃轉(zhuǎn)變溫度高于1100oC[9,11]），導(dǎo)致脆性斷裂主要是由其體材料內(nèi)部存在的缺陷和微裂紋的擴(kuò)展所致[12]。隨著氧化硅玻璃制備的二維薄膜和其他小尺度材料廣發(fā)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，氧化硅薄膜及維納尺度氧化硅材料所表現(xiàn)出來的力學(xué)行為[13-14]就將影響以上述材料為基本單元的元器件的可靠性能及使用壽命。所以，構(gòu)建微納尺度的力學(xué)性能檢測(cè)裝置并系統(tǒng)考察該材料在微納尺度的力學(xué)行為就顯得尤為迫切，通過該項(xiàng)工作的開展期望對(duì)當(dāng)前納米器件的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供必要且可靠的借鑒。本實(shí)驗(yàn)所采用的非晶SiO2納米線是利用熱蒸發(fā)一氧化硅粉獲得的[15]。從圖5a可以看出制備的SiO2納米線的直徑大都為15~50nm。納米線的長度都在幾十微米以上，甚至可以達(dá)到幾百微米或毫米級(jí)別。圖5b為TEM下單根SiO2納米線的照片；圖5c為圖5b中納米線的選區(qū)電子衍射圖，從選區(qū)電子衍射圖中可以看到，該納米線為非晶結(jié)構(gòu)特征，利用能譜分析進(jìn)一步確定了納米線的成分，如圖5d所示。通過能譜分析可以斷定該樣品中的成分為硅和氧，從圖5e給出的定量化分析上得到硅元素和氧元素的原子比大約為1:1.9（主要是由于納米線內(nèi)部存在的大量氧空位所致），非常接近1:2。

2.2氧化硅納米線光學(xué)顯微鏡下的原位拉伸實(shí)驗(yàn)

將單根SiO2納米線的兩端分別搭載在納米材料拉伸裝置的樣品固定端A、B兩端，將拉伸裝置放置在光學(xué)顯微鏡下，通過CCD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原位觀測(cè)，圖6為從CCD錄得的Movie中截取的系列拉伸照片。通過圖6a~圖6h，可以將懸臂梁偏轉(zhuǎn)的角度計(jì)算出來，從而確定其所受到的力的大小，圖6d中懸臂梁發(fā)生了角度最大的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到了2.1°，此懸臂梁的總長度為453μm，納米線搭載點(diǎn)到底端的長度為310μm，該懸臂梁的進(jìn)度系數(shù)為2N/m，則根據(jù)公式（2）可計(jì)算出此時(shí)施加在納米線上的力約為22.7μN(yùn)，但是由于光學(xué)顯微鏡分辨率的限制，使得我們不能最終得到納米線所發(fā)生的應(yīng)變，因此無法給出應(yīng)力—應(yīng)變曲線，所以在更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中將此納米材料拉伸裝置按照?qǐng)D4所示放入了掃描電鏡中，利用掃描電鏡高分辨率的成像實(shí)現(xiàn)了更高分辨率的原位實(shí)驗(yàn)。圖7為一套掃描電鏡中實(shí)現(xiàn)的氧化硅納米線的拉伸變形實(shí)驗(yàn)，根據(jù)掃描電鏡記錄的懸臂梁的偏轉(zhuǎn)角度，可以將每一步中施加在納米線上的力計(jì)算出來，然后根據(jù)納米線的直徑及截面積可以將此單根納米線的應(yīng)力—應(yīng)變曲線描繪出來。圖8為此單根納米線的應(yīng)力—應(yīng)變曲線圖。

3.結(jié)論

篇8

1、納米陶瓷：是用納米粉對(duì)陶瓷進(jìn)行改性，使強(qiáng)度得到大幅度的提高。

2、納米粉末：稱為超細(xì)粉，屬于一種固體顆粒。

3、納米膜：將顆粒貼一起的，中間留有細(xì)小的間隙。

4、納米塊體：由粉末高壓成型，有著超高強(qiáng)度。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇9

關(guān)鍵詞：抗菌陶瓷；復(fù)合材料；研究；展望

1 前言

隨著人們生活水平的提高，抗菌防病毒已經(jīng)成為了人們生活中關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。從90年代初，我國的一些研究所和大學(xué)也開始了抗菌劑和抗菌陶瓷的研究。在各中抗菌制品中，抗菌陶瓷由于與人們生活息息相關(guān)，這些年得到人們的廣泛重視和研究。日本最大的兩家陶瓷生產(chǎn)商TOTO和INAX公司，以及美國知名品牌美標(biāo)等生產(chǎn)的衛(wèi)生陶瓷大部分都是抗菌陶瓷，而且產(chǎn)品暢銷全球。在國內(nèi)，只有一小部分廠家生產(chǎn)抗菌陶瓷，其抗菌率在90%左右，僅僅或偶爾能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。盡管這對(duì)抗菌陶瓷的研究取得了長足的進(jìn)展，但是真正應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，而且抗菌率達(dá)99%以上，長效穩(wěn)定的抗菌陶瓷并不多。本文簡(jiǎn)單闡述了國內(nèi)抗菌陶瓷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢(shì)，旨在推動(dòng)抗菌陶瓷的制備技術(shù)和發(fā)展，通過對(duì)新型抗菌復(fù)合材料的介紹，讓抗菌陶瓷能近一步普及和走進(jìn)人們的生活中。

2 抗菌陶瓷

抗菌陶瓷是指在陶瓷制品（陶瓷墻地磚、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷等）的釉中或釉面上加入無機(jī)抗菌劑，或采用表面浸泡、噴涂、滾印等方式加入無機(jī)抗菌劑，從而使陶瓷制品表面的細(xì)菌數(shù)目控制在一定范圍之內(nèi)。抗菌陶瓷的抗菌效果與其采用的抗菌劑有直接的關(guān)系。

2.1 抗菌劑及抗菌原理

應(yīng)用于抗菌陶瓷的無機(jī)抗菌劑主要有兩類：一類是含金屬離子的抗菌劑。多種金屬離子都具有抗菌作用，其抗菌作用大小順序?yàn)椋篈g>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pd>Co>Zn>Fe。但Hg、Cd、Cr、Pd等金屬離子殘留于人體中會(huì)嚴(yán)重有害身體健康；Ni、Co、Cu等離子對(duì)物體有染色作用。實(shí)際上，用金屬抗菌劑是使用銀系抗菌劑。其抗菌機(jī)理是：銀離子通過與蛋白質(zhì)的硫基（―SH）反應(yīng)，破壞細(xì)菌細(xì)胞合成酶的活性，使細(xì)胞失去分裂繁殖能力而死亡；金屬銀離子與細(xì)菌結(jié)合，破壞細(xì)菌正常代謝，導(dǎo)致微生物死亡或抑制其繁殖。另一類是TiO2被光催化（或叫光觸媒）抗菌劑。其中用機(jī)理為：TiO2被光照后產(chǎn)生電子空穴對(duì)，并與其表面吸附的OH-和O2-作用生成羥基自由基和超氧化物陰離子自由基O2-。這兩種自由基均非常活躍，當(dāng)遇到細(xì)菌時(shí)直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞，抽取有機(jī)物的H原子或攻擊其不飽和鍵，導(dǎo)致細(xì)胞蛋白質(zhì)變異和脂類分解，以此殺滅細(xì)菌并使其分解，起到殺菌、防霉、除臭的作用。

2.2 不同種類抗菌劑的比較

銀系抗菌劑和光催化抗菌劑都具有抗菌作用，但由于抗菌作用機(jī)理不同，其材料的性能和使用條件有較大的區(qū)別。不同種類抗菌劑的性能比較如表1所示。

2.3 抗菌陶瓷的制備工藝

（1） 銀系抗菌劑陶瓷的制備

傳統(tǒng)的銀系抗菌陶瓷是將含銀的無機(jī)抗菌劑直接加入到釉料中進(jìn)行燒制。

該方法的最大特點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，只需要對(duì)傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)工藝作很少的調(diào)整，因此便于大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是貴金屬多（釉面中Ag2O 含量為0.09wt%），成本高且容易改變制品外觀質(zhì)量，而且在燒成溫度較高時(shí)，由于銀離子的損失，抗菌效果會(huì)急劇下降。

離子擴(kuò)散法是新提出的一種利用銀系抗菌劑制備抗菌陶瓷的方法。其原理是當(dāng)釉面與熔融的銀鹽混合物在一定溫度下接觸時(shí)，由于離子的擴(kuò)散作用，熔鹽中的銀離子逐漸擴(kuò)散到釉面之中。根據(jù)釉的組成選擇適當(dāng)?shù)你y鹽成份、擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間可得到所需的銀離子分布。具體工藝為：將AgNO3和NaNO3按一定的摩爾比范圍混合，在約300 ℃下混合鹽熔化為液體，把上釉燒制好的陶瓷器皿放在液體中，在360～370 ℃擴(kuò)散4～24 h，取出器件并清洗，陶瓷器皿即具有優(yōu)良的抗菌功能。離子擴(kuò)散法最大的優(yōu)點(diǎn)是避免了高溫?zé)煽咕沾芍秀y離子的損失問題，制成的陶瓷制品的釉層顏色和光潔度均能保持原狀。

（2） TiO2薄膜抗菌陶瓷的制備

以普通釉面陶瓷作為基體，采用溶膠-凝膠方法和浸漬提拉技術(shù)制備TiO2抗菌薄膜陶瓷是今年來研究較多的一種方法。這種方法的主要過程如下：以鈦酸丁脂為主要原料，正丁醇或異丙醇為溶劑，采用溶膠-凝膠法制得透明溶液，即前驅(qū)體；以普通陶瓷為基體，經(jīng)過預(yù)處理后，直接浸入前驅(qū)體中，浸漬一定時(shí)間后，以一定的速度提拉，制得溶膠膜；然后經(jīng)過老化、干燥，形成凝膠薄膜；再經(jīng)過高溫?zé)崽幚怼⑼嘶鸬裙に嚕詈笮纬蒚iO2薄膜。此法的特點(diǎn)是能避免TiO2在高溫下由銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型，從而失去光催化活性，并且可以控制薄膜的厚度。但是這種方法生產(chǎn)工藝難度大，規(guī)模化生產(chǎn)有困難，而且成本較高。

（3） 新型銀系復(fù)合抗菌陶瓷的制備

新型銀系復(fù)合抗菌陶瓷是將含新型銀系復(fù)合抗菌劑直接加入到釉料中進(jìn)行燒制。該方法的最大特點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，不需要對(duì)陶瓷生產(chǎn)工藝作調(diào)整，便可大規(guī)模生產(chǎn)。成本低，不會(huì)改變制品外觀質(zhì)量，耐高溫，抗菌效果好，一般在99%以上。

3 影響銀系抗菌陶瓷抗菌效果的因素

3.1 載體對(duì)殺菌效果的影響

銀系抗菌劑中的銀離子載體對(duì)抗菌效果有很大影響，尤其是載體物質(zhì)的粒徑大小。粒徑大，表面積小，載銀量小，銀離子只是簡(jiǎn)單地吸附在顆粒表面，容易損失。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，采用特殊的化學(xué)手段和陰離子置換法，將Ag+置換進(jìn)納米載體的微孔中，制成納米載銀抗菌劑。納米載體巨大的表面積為抗菌劑和細(xì)菌的充分接觸創(chuàng)造了良好的條件，提高了殺菌的效率，所以，納米級(jí)抗菌陶瓷的殺菌效果更好。

3.2 陰離子和燒成溫度對(duì)殺菌效果的影響

銀離子的引入直接影響殺菌效果。在相同釉燒溫度下，加入量越大，殺菌效果越強(qiáng)，但加入量過大，釉燒溫度就會(huì)降低，釉的質(zhì)量下降，且成本提高；而加入量太少又達(dá)不到殺菌的效果，一般以2%～5%較為合適。燒成溫度不僅影響陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量及性能，而且影響其殺菌效果。隨著燒成溫度的升高，銀離子的損失逐漸增大，殺菌效果明顯下降，一般釉燒溫度在1100～1200 ℃之間，產(chǎn)品的質(zhì)量比較好。對(duì)以磷酸鋯為載體的抗菌粉體，較理想的溫度范圍是1080～1500 ℃。實(shí)驗(yàn)證明：添加一定量的氟化物有助于提高銀離子的耐燒溫度。添加一定量氟化物后提高了燒成溫度，抗菌效果幾乎無變化。也有研究發(fā)現(xiàn)，在無抗菌劑中引入稀土元素可以激活銀系抗菌劑，從而更有效地強(qiáng)化材料的抗菌效能。

4 影響TiO2光催化型抗菌陶瓷抗菌效果的因素

4.1 光源對(duì)TiO2光催化效果的影響

光源的強(qiáng)度和波長對(duì)TiO2光催化效果有一定的影響。根據(jù)一些研究報(bào)道，在相同波長照射相同時(shí)間的情況下，紫外線光強(qiáng)度大的殺菌效果比光強(qiáng)度小的殺菌效果好。且由于太陽光是一種混合光，半導(dǎo)體對(duì)太陽光的利用率較低，太陽光的殺菌效果不如紫外光的殺菌效果好。此外，不同波長的紫外線殺菌效果也不一樣。波長短，光子能量大，當(dāng)細(xì)菌受到該波段的輻射后，其白和核糖核酸（DNA）強(qiáng)烈吸收輻射能，引起DNA鏈斷裂，核酸和蛋白的交連被破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。因此，波長小的效果要好些。

4.2 燒成溫度對(duì)TiO2光催化效果的影響

不同燒成溫度與光催化活性的變化情況是：光催化活性開始隨灼燒溫度的升高而增強(qiáng)，到500 ℃時(shí)顯著增加；在600 ℃時(shí)達(dá)到最大值，然后降低；到800 ℃時(shí)顯著降低。在500～700 ℃之間是最理想的灼燒溫度，因?yàn)楫?dāng)溫度較低時(shí)，凝膠中包含的有機(jī)物未被充分灼燒掉，TiO2也主要以光催化活性較低的無定型為主，隨溫度的升高有機(jī)物被充分灼燒掉，且TiO2也主要轉(zhuǎn)變?yōu)楣獯呋^高的銳鈦型，使光催化活性大為提高。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，TiO2再次發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化，由光催化活性較高的銳鈦礦型向光催化活性較低的金紅石型變化。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，釉開始熔化使TiO2被包裹、凹陷，并與釉發(fā)生反應(yīng)使活性失去。表面再次變得光滑均一，但呈微黃色，說明TiO2與基體釉層反應(yīng)生成新的物質(zhì)，而使光催化活性失去。

5 新型銀系復(fù)合抗菌陶瓷的效果

新型銀系復(fù)合抗菌陶瓷是將銀和二氧化鈦通過復(fù)合技術(shù)，將不同納米級(jí)銀和二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合。該新型復(fù)合材料經(jīng)多家知名陶瓷企業(yè)的工廠試驗(yàn)和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)后認(rèn)為：新型的復(fù)合抗菌陶瓷工藝簡(jiǎn)單，不需要對(duì)陶瓷生產(chǎn)工藝作調(diào)整，成本低，不會(huì)改變制品外觀質(zhì)量，耐高溫，抗菌效果好。

6 抗菌陶瓷的展望

（1） 隨著人們生活水平的提高，抗菌防病毒已經(jīng)成為了人們生活中關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。抗菌陶瓷已經(jīng)逐步得到人們的認(rèn)同和使用，特別這幾年，H7N1等各種病毒不斷對(duì)人們?cè)斐蓚Γ絹碓蕉嗟娜讼Ｍ揖又械纳钣闷范季哂袣⒕δ堋?/p>

（2） 傳統(tǒng)的銀系抗菌劑和光催化抗菌劑由于在生產(chǎn)工藝、成本等過程中仍有不足，而且殺菌效果受環(huán)境等條件的影響大，傳統(tǒng)的銀系抗菌劑和光催化抗菌劑已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在的陶瓷工業(yè)生產(chǎn)和人們對(duì)殺菌陶瓷的需要。

（3） 新型銀系復(fù)合抗菌陶瓷具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、不會(huì)改變制品外觀質(zhì)量、耐高溫、抗菌效果好等優(yōu)點(diǎn)，因此能滿足現(xiàn)在陶瓷生產(chǎn)的需要和人們對(duì)抗菌陶瓷的需要。

7 結(jié)語

抗菌陶瓷是一種功能陶瓷，但隨著納米技術(shù)和化學(xué)復(fù)合材料的發(fā)展，使得陶瓷的抗菌材料既能保持原有陶瓷花樣外觀的效果，又能增加陶瓷產(chǎn)品的抗菌消毒功能。隨著人們生活水平和對(duì)生活要求的提高，抗菌陶瓷作為一種功能陶瓷將進(jìn)入每個(gè)家庭中，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷找鏀U(kuò)大，市場(chǎng)前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉圍良，李雄德，李毅堅(jiān)，等.抗菌保健陶瓷材料及制品的產(chǎn)業(yè)發(fā)

展現(xiàn)狀與前景[J].中國陶瓷工業(yè)，2003，10（6）：55.

[2] 袁鵬，何宏平.銀系無機(jī)抗菌劑的研究發(fā)展[J].化工礦物與加工，

2002，（10）：5.

[3] 劉維良，喻佑華.先進(jìn)陶瓷工藝學(xué)[M].湖北：武漢理工大學(xué)出版

社，2004，8.

[4] 崔少英，馬帆，祖倚丹.納米級(jí)陶瓷粉抗菌性能的研究[J].河北

科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（2）.

[5] 楚瓏成，周作萬，段曉飛.ZnO納米復(fù)合抗菌劑的研究[J].材料導(dǎo)

報(bào)，2003（6）.

[6] 李家驅(qū)，繆松蘭.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，

2006，6.

[7] 孫再清.硅酸鹽工程試驗(yàn)法[M].江西：景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院，1988，10.

[8] 周桂欣.無機(jī)抗菌劑及抗菌陶瓷制品[J].陶瓷研究與職業(yè)教育，

2003，3.

[9] 劉純.研制高效陶瓷專用無機(jī)抗菌劑[J].江蘇陶瓷，2002（2）：36.

[10] 金宗哲.無機(jī)抗菌材料及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

篇10

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅 制備 催化性能

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（b）-0099-01

納米氧化鋅由于具有粒徑小、比表面積大的特點(diǎn)，具有宏觀物體所不具有的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及體積效應(yīng)等。近年來，隨著研究人員對(duì)納米氧化鋅的研究日益加深，發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅在磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)等方面具有特殊的功能，其應(yīng)用價(jià)值也不斷得到重視和體現(xiàn)。納米氧化鋅的制備成為當(dāng)前科研工作的熱門話題，也關(guān)系著納米氧化鋅能否用于治理環(huán)境污染。因此，開展納米氧化鋅的制備以及催光性能的研究有十分重要的意義。

1 納米材料的特性

1.1 表面效應(yīng)

表面效應(yīng)是指納米材料性質(zhì)上發(fā)生的變化，它是由表面原子和總原子數(shù)之比隨著粒徑的變化而引起的。一般說來，當(dāng)粒徑減小時(shí)，表面原子的數(shù)量會(huì)快速增加，并且會(huì)隨著粒徑的減小，表面的原子會(huì)越多。表面原子的懸空鍵增多，具有不飽和的性質(zhì)，化學(xué)性能強(qiáng)，容易和其他原子相結(jié)合。隨著表面能的增加，表面原子數(shù)增多，表面原子和總原子數(shù)之比不斷增大，“表面效應(yīng)”便相繼產(chǎn)生。

1.2 體積效應(yīng)

納米粒子的尺寸和德布羅意波長相比，相似或者較小的時(shí)候，會(huì)破壞粒子周期性的邊界條件，粒子的磁性、內(nèi)壓、熱阻、熔點(diǎn)等發(fā)生了改變，這就是所謂的體積效應(yīng)。

1.3 小尺寸效應(yīng)

超微細(xì)粒的尺寸和光波波長、德布羅意波長以及透射深度等相比，尺寸相似或者較小，邊界條件就會(huì)被破壞，導(dǎo)致非晶態(tài)粒子的表面原子密度變小，造成聲、光、電、熱等性能發(fā)生改變，這就是所謂的小尺寸效應(yīng)。

2 納米氧化鋅的制備方法

納米氧化鋅的制作方法有多種，主要是分為物理法和化學(xué)法。物理法主要有熔融驟冷、重離子轟擊和機(jī)械粉碎等，但由于物理法對(duì)設(shè)備的要求較高，制作的粉體的粒徑較大等缺點(diǎn)，造成物理法應(yīng)用范圍較小。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)以及相關(guān)的研究領(lǐng)域一般采取的方法是化學(xué)法，分為固相法、液相法以及氣相法。

2.1 物理法

物理法是納米氧化鋅的制作方法之一，主要包括機(jī)械粉碎法、塑性變形法。機(jī)械粉碎法是通過利用機(jī)器粉碎、電火花爆炸等方法，粉碎一般的氧化鋅，張偉等人通過此法都得到了超微粉，這個(gè)方法雖然簡(jiǎn)單，但是耗能大、純度低。塑性變形法是指在凈靜壓作用下使得普通氧化鋅發(fā)生嚴(yán)重變形。此法純度較高，但是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備提出了很高的要求。

2.2 化學(xué)法

（1）直接沉淀法。

在可溶性的鹽液中，加入一定量的沉淀劑，沉淀后除去陰離子，然后經(jīng)熱分解得到納米氧化鋅，沉淀物的選擇不同，沉淀產(chǎn)物就會(huì)不一樣。常用的沉淀物為氨水、尿素等。

（2）均勻沉淀法。

通過一定的化學(xué)反應(yīng)，使得溶液中的構(gòu)晶微粒緩慢釋放出來，在化學(xué)反應(yīng)中，沉淀劑不會(huì)和被沉淀物發(fā)生反應(yīng)，而會(huì)在整個(gè)化學(xué)反應(yīng)中慢慢析出。常見的沉淀劑是尿素和六亞甲基四胺。

2.3 納米氧化鋅的制備

（1）儀器、材料準(zhǔn)備。

制備過程中所需要的材料有：氫氧化鈉、聚乙二醇、乙醇、醋酸鋅、硝酸錳等均為分析純。

制備過程所需要的儀器有：85-2型磁力攪拌器、KQ5200數(shù)控超聲振蕩器、JASCD-721紫外分光光度計(jì)等。

（2）制備過程。

在室溫下，把0.5 mol/L醋酸鋅與10mol/L的氫氧化鈉混合配成溶液A，把一定量的環(huán)己烷、聚乙二醇以及蒸餾水按照一定比例混合配成溶液B，把1 mol/L的Mn（NO3）2與NaOH按照1∶2的比例混合溶于一定量的水中，配合成溶液C。然后將A、B、C三種溶液混合，利用超聲波充分振蕩，再裝入高壓反應(yīng)釜，在180 ℃的恒溫下，反應(yīng)9個(gè)小時(shí)，自然冷卻，再經(jīng)過兩次水洗和兩次乙醇洗滌，最后在干燥箱中烘干。

2.4 光催化實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)備兩份一定容量（100 ml）濃度的的羅丹明B溶液，在這兩份溶液中一份加入ZnO粉體，另一份什么都不加。溶液充分混合后，放在黑暗中預(yù)吸附一小時(shí)達(dá)到吸附平衡，然后用30 W/287 nm紫外燈照射，要求是光源距液面13 cm，間隔時(shí)間是30 min，然后取樣離心除去ZnO，再用紫外可見光光度計(jì)在染料羅丹明B的吸收峰處測(cè)量吸光度的變化，依次，計(jì)算出降解率，查看光催化性能。

實(shí)驗(yàn)表明：羅丹明B的最大吸收峰達(dá)到554 nm。發(fā)現(xiàn)摻錳ZnO在紫外光照射條件下對(duì)羅丹明B有極好的降解效果，在4 h內(nèi)降解率能達(dá)到92%，據(jù)此，表明本實(shí)驗(yàn)中制備的摻錳ZnO具有非常好的光催化性能。

3 納米氧化鋅的應(yīng)用

納米氧化鋅有許多優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性較好、價(jià)格比較低廉，不會(huì)造成二次污染等，使其具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在光催化劑、抗菌劑等方面，目前，納米氧化劑在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如國防、化工、核技術(shù)、航空等領(lǐng)域。

（1）橡膠輪胎的生產(chǎn)。

在橡膠制品的生產(chǎn)中，納米氧化劑得到了充分的應(yīng)用。一是納米氧化劑可以作為硫化活性劑，納米氧化鋅可以實(shí)現(xiàn)和橡膠分子的有機(jī)結(jié)合，能夠提高橡膠性能；二是納米氧化鋅是耐磨膠制品的原料，使用這種原料可以有效地防止老化、延長使用壽命、減少用量；三是納米氧化鋅還可以作為導(dǎo)電填料，用來研制導(dǎo)電性橡膠。

（2）油漆涂料。

納米氧化鋅在油漆涂料中得到了應(yīng)用，由于納米氧化鋅具有異于普通氧化鋅的特性。在應(yīng)用過程中，利用納米氧化鋅制成的油漆涂料可以屏蔽紫外線，吸收紅外線，殺菌防霉，被廣泛的應(yīng)用在建筑中。此外，它還具有增稠作用，有利于提高油漆顏料的穩(wěn)定性。

（3）陶瓷材料。

在陶瓷材料中應(yīng)用納米氧化鋅，可以使陶瓷材料具有自潔作用，能夠抗菌除臭、自行分解有機(jī)物，在很大程度上提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。越來越多的陶瓷材料產(chǎn)品中應(yīng)用納米氧化鋅，如，浴缸、墻壁、衛(wèi)生間和地板磚等。此外，在玻璃中加入納米氧化鋅還可以具有抗菌、耐磨屏蔽紫外線的功能，制作的玻璃被用作汽車和建筑玻璃。

4 結(jié)語

納米氧化鋅由于其具有的優(yōu)異特性和特殊性能，其重要性得到重視，在許多行業(yè)和領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。納米氧化鋅是面向21世紀(jì)的半導(dǎo)體材料，研究納米氧化鋅的制備具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)納米氧化鋅的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉俊，徐志兵，王燕群.納米氧化鋅的制備及其光催化性能研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008.