納米材料為什么能殺菌

幾年來， 納米科技為人類社會帶來了巨大的財富， 豐富了人們的生活。納米抗菌材料是近幾年研制開發(fā)的一類新型保健抗菌材料， 是納米科技和抗菌技術研究的重點。隨著人們健康意識的提高， 納米抗菌產品不斷進入人們的日常生活。如現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的納米抗菌洗衣機、抗菌冰箱、抗菌保暖內衣、抗菌鞋襪等風靡市場， 極大地豐富了人們的物質生活， 提高了人們的生活質量。

納米抗菌材料不僅具有納米材料的基本性能， 如表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應， 而且也具有抗菌材料的功能， 如安全、高效、廣譜、釋性好、不易產生抗藥性和耐熱性等

納米（nm）和米、厘米一樣，是長度計量單位。一納米為一毫米的百萬分之一（10-9 米）?！凹{米”并沒有象某些媒體宣傳的那樣神奇，我國古代早有應用，如徽墨，其主體成分的炭黑就是納米顆粒。

納米材料通常指兩種材料：一是納米尺寸（粒徑在1～100nm顆粒或直徑在1～100nm的纖維）的基礎材料，如納米碳黑、納米磁粉、納米炭管等；一是采用納米量級（1～100nm）的基礎材料加工的制品，在其微觀尺寸上保持一定的納米分散性，如納米陶瓷，活性鈣等?；诖耍藗兞晳T性把用納米基礎材料改性的材料—納米改性材料（通常賦予改性材料一些因加入納米顆粒而產生的特殊性能）也簡稱為納米材料，進一步演化將納米材料的制品簡稱為納米制品，如納米洗衣機、納米抗菌防臭運動鞋等等。

納米材料能殺菌原理如下：

隨著物質粒徑的減小，比表面積大大增加。粒徑5nm的顆粒，表面的體積百分數(shù)為50％，粒徑2nm時，表面的體積百分數(shù)增加到80％。龐大的比表面，鍵態(tài)嚴重失配，出現(xiàn)許多活性中心，使納米材料具有極強的吸附能力。這使得納米粒子對于無論是促使物質腐敗的氧原子、氧自由基，還是產生其他異味的烷烴類分子等，均具有極強的抓俘能力，使其具有防腐抗菌功能。

在化纖制品和紡織品中添加納米微粒還有除味殺菌作用，把銀納米微粒加入到襪子中去，可以清除腳臭味；醫(yī)用紗布中放入納米Ag粒子有消毒殺菌作用。

金屬離子溶出抗菌原理

金屬離子抗菌劑以Ag +、Cu 2+、Zn 2+為主。表現(xiàn)出較強的氧化能力， 破壞細菌細胞的代謝作用， 阻止了微生物的繁殖。

另外， 可以強烈的吸引細菌體內蛋白酶的巰基， 并迅速結合， 使細菌的基因酶喪失活性， 致使細菌死亡。

當菌體被殺滅后，Ag +又游離出來， 與其它菌體作用， 實行新一輪的殺滅， 直到細菌全部殺死為止。

光催化殺菌機理（活性氧抗菌機理）

無機氧化物如納米TiO 2和ZnO 2等， 其殺菌機理主要是基于光催化機理。當殺菌劑被光照后產生電子-空穴對， 與空氣中的水和氧結合生成羥基自由基?ＯＨ－和超氧化物陰離子自由基?O 2-。這兩種自由基均具有較強的氧化活性， 能夠與細菌內的有機物及其分泌的毒素作用， 破壞其繁殖和再生能力， 減少細菌的生命力， 同時能攻克細菌和外層細胞， 穿透細胞膜， 破壞細菌的細胞膜結構， 從而徹底殺滅細菌。此外?O 2-還可以與水進一步作用， 生成羥基和雙氧水， H 2O 2可通過細菌細胞膜， 不僅能殺死細菌， 還能分解細菌死后釋放出來的內毒素等脂類物質， 對細胞的破壞作用大大增加。

接觸型滅菌機理

當帶正電荷的抗菌成分接觸到帶負電荷的微生物細胞后， 便互相吸附， 有效的利用了電荷的轉移來擊穿細菌的細胞膜， 使其蛋白變性， 無法代謝和繁殖， 乃至死亡。同時抗菌成分并不消耗， 保持原有的抗菌活性， 具有長期有效性。

納米抗菌材料的類型

抗菌材料的核心是抗菌劑。根據化學組成抗菌材料可以分為天然、無機和有機三大類。

天然納米抗菌材料

天然納米抗菌材料主要是沸石類礦物， 其主要組成為架狀結構的水鋁硅酸鹽， 具有納米孔隙和孔道結構， 對于分子尺寸的粒子具有較強的吸附能力和吸附選擇性。天然抗菌材料具有抗菌范圍廣、安全性高、無副作用， 因此深受人們喜愛。但近年來的研究證明， 此類抗菌劑的抗菌能力、持久性、耐熱性差和壽命短， 且受原料加工條件的限制， 不能大規(guī)模生產和市場化， 使其使用受到限制。

無機抗菌劑

無機抗菌劑主要有兩種類型， 一類是離子型抗菌劑， 主要有Ag +、Cu 2+、Zn 2+等金屬離子。目前廣泛采用的是Ag +和Zn 2+兩種， 但銀抗菌劑使用更廣泛。另一類為光催化型抗菌劑， 也稱納米光觸菌材料， 也常用于室外建筑材料以及防護玻璃的殺菌材料。

有機抗菌材料

有機抗菌材料具有殺菌速度快， 適用范圍廣等優(yōu)點， 但耐熱性差， 溶出物有毒、使用壽命短等缺點使其使用受到很大限制。近年來， 正在研制開發(fā)實用價值較高的無機/有機復合抗菌劑。