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嘉峪檢測網 2025-03-23 09:39
早在數千年前，我國游牧民族就發現，用銀器盛放的奶制品不容易腐壞。現代科學研究表明，銀遇水會電離出銀離子，而微量的銀離子便可具備較強的抗菌能力，與其他抗菌添加劑相比更符合市場低成本理念。隨著納米技術的發展，納米銀因體積小、接觸面積大、活性位點多，殺菌能力較普通銀質材料也大大增強，已被廣泛應用于包括抗菌涂料在內的多個行業中。
1. 納米銀抗菌涂料的抗菌原理
對于以納米銀作為抗菌添加劑的涂料而言，其抗菌效果來自于納米銀電離產生的銀離子 (Ag?)。具體而言，可分為接觸抗菌和催化抗菌。
接觸抗菌的機理是：病菌的細胞膜和細胞壁表面為負電荷，而在庫侖力的作用下，帶正電的Ag?會與細胞壁和細胞膜結合。 在Ag?與細胞壁接觸的過程中，Ag?會抑制肽聚糖的合成，導致細胞壁破裂，破壞病菌結構，達到滅活的效果。而當Ag?被吸附到細胞膜內時，一方面會與蛋白質上的巰基 (−SH) 反應結合，導致蛋白質變性；另一方面Ag?與蛋白質產生絡合反應，破壞蛋白質的空間結構，蛋白酶失活后會影響細菌的分裂繁殖、呼吸作用等正常生物機能。此外，Ag?會破壞病菌的遺傳物質（DNA或RNA），導致其失去繁殖能力。而且當菌體失去活性后，Ag?又會從菌體中游離出來，重復進行殺菌，因此產生持久的抗菌效果。
催化抗菌的機理是：銀作為過渡金屬，其離子在紫外線的照射下能催化分解水分子或氧分子，產生超氧陰離子自由基、羥基自由基等具有強氧化性的活性氧物質 (ROS)。過多的ROS會破壞細胞內的氧化劑與抗氧化劑的動態平衡，導致細胞產生氧化應激，誘導細菌的細胞組織產生氧化損傷，進而在短時間內導致病菌失去活性。在產生ROS的過程中，Ag?只充當反應的催化劑，并不消耗其本身，從而保證了抗菌的長效性。
2. 納米銀抗菌涂料的應用領域
建筑涂料：傳統的建筑涂料往往對霉菌沒有滅活和抑制作用，在合適的溫度和濕度下，有害菌孢子生存于墻體涂料內，破壞涂層的初始性能，被破壞的涂層又為有害菌提供了新的營養源，長此以往墻面變成了有害細菌的良好生存繁衍環境。霉菌的大量繁殖會破壞墻面的美觀性和結構完整性，甚至縮短建筑的使用壽命。使用納米銀抗菌建筑涂料，可以在很大程度減緩甚至阻止霉菌的生存繁殖。例如，某科研團隊研究了季銨基硅溶膠包覆納米銀 (QAg-SiO?) 對于含氟丙烯酸樹脂 (PFHA) 建筑涂料的抗菌效果，發現當QAg-SiO?的添加量達到10%時，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率可達99.99%和97.54%。
粉末涂料：粉末涂料通過靜電噴涂，不含溶劑，更符合如今綠色環保的觀念。但若需要發揮納米銀的抗菌性能，必須在有水溶劑的條件下才能電離出有效的Ag?。因此在制備粉末涂料的過程中，需要添加能夠吸附空氣中水分子的物質作為抗菌劑載體，才能促進Ag?的釋放。在科研實踐中，有團隊提出了用沸石分子篩作為納米銀的載體，同時用親水材料包裹，添加Cu²?作為保護劑和改色劑、Zn²?作為緩釋劑，不僅使納米銀更容易與水和溶解氧接觸，還有效控制了Ag?的釋出速率。實驗表明，這種納米銀抗菌劑使得粉末涂料對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌具有優異的抗菌活性，6 h內對上述病菌的滅活率超過了99.99%。
木器涂料：砧板、碗筷、家具等木器，在日常生活中與我們接觸頻繁，其表面的健康與抗菌性能因此十分重要。然而木器本身容易滋生霉菌，影響木制品的外觀及使用壽命，威脅人類身體健康。傳統的木器漆多為水性涂料，在涂覆過程中，受工藝以及木材自身多孔結構的影響，涂料表面會不可避免地產生細微的孔隙，空氣中的灰塵、霉菌等也會吸附在這些孔隙中。對此，有科研人員將納米銀溶膠加入到熱-紫外光雙重固化乳液體系中，得到具有抗菌性的納米復合水性木器涂料；另有團隊采用環保的銀原位還原工藝制備了大豆分離蛋白納米銀水溶液，并通過超聲波將大豆蛋白與聚丙烯酸樹脂混合，得到了聚丙烯酸酯-納米銀抗菌木器涂料。這些都為日常家用木器的安全、健康、環保性能提供了創新型解決方案。
其他應用領域：除了在上述領域，納米銀抗菌添加劑在醫療器械、食品包裝、海洋工程設施、精密儀器、日用百貨等的涂裝領域也有著廣泛的應用。
3. 納米銀抗菌涂料的研究展望
隨著人們衛生健康意識的日益增強，市場對于抗菌產品的關注與需求不斷擴大，納米銀因其安全系數高、抗菌性好、性價比強，在抗菌涂料上的應用也逐漸走向成熟。圍繞納米銀抗菌涂料，目前的研究重點集中在納米銀的形態、粒徑、分散性、共混與承載方式等因素對涂料抗菌性能的影響，高效、經濟、環保的納米銀制備方式也是其研發熱點之一。
同時，納米銀存在易氧化的問題，這不僅會降低涂料的抗菌性能，其黑色氧化物AgO還可能會對涂料的顏色、光澤等參數帶來不利影響。此外作為納米材料，易團聚也是納米銀潛在的缺點之一。這些都為納米銀抗菌涂料的研發重點提供了思路與方向。
參考文獻：材料導報, 2023, 37(S2): 337-342.
來源：Internet
