Антибактериальное действие
Бактерицидный механизм: когда антибактериальные средства на основе оксида цинка вступают в контакт с бактериями, ионы цинка медленно высвобождаются. Благодаря своим окислительно-восстановительным свойствам и способности реагировать с органическими функциональными группами (такими как сульфгидрильные, карбоксильные и гидроксильные группы) эти ионы цинка связываются с мембранами бактериальных клеток и мембранными белками, тем самым нарушая их структуру. Попадая в клетку, они повреждают ферменты системы транспорта электронов и вступают в реакцию с ДНК, тем самым достигая бактерицидного эффекта.
Фотокаталитический эффект: количество поверхностных атомов в наночастицах оксида цинка-размера значительно выше, чем в традиционных частицах. Из-за отсутствия соседних координирующих атомов эти поверхностные атомы обладают высокими энергетическими уровнями, что усиливает сродство между оксидом цинка и бактериями, тем самым повышая бактерицидную эффективность. Под воздействием светового облучения нано-оксид цинка претерпевает электронные переходы и перенос энергии, образуя пары электронов-дырок на поверхности частицы. При контакте с окружающей водой и кислородом эти пары генерируют супероксидные анионы и гидроксильные радикалы (OH⁻). Супероксидные анионы обладают мощными бактерицидными свойствами, тогда как гидроксильные радикалы могут вступать в реакцию с большинством органических веществ, -способствуя их разложению-, тем самым еще больше повышая общую бактерицидную эффективность.
Сценарии применения: Включение антибактериальных веществ на основе оксида цинка в пластик для упаковки пищевых продуктов помогает предотвратить загрязнение пищевых продуктов бактериями и другими микроорганизмами. Добавление этих веществ в медицинские пластиковые изделия помогает снизить риск бактериальной инфекции. Кроме того, включение их в детские пластиковые игрушки помогает снизить потенциальную угрозу для здоровья детей, вызванную распространением бактерий.
Улучшенные механические свойства
Физическое армирование. Наноразмеры нано-оксида цинка позволяют ему заполнять промежутки между пластиковыми молекулярными цепями, тем самым обеспечивая эффект физического армирования. Например, добавление соответствующего количества нано-оксида цинка к полипропиленовым (ПП) пластикам создает сильные межфазные взаимодействия между наночастицами и матрицей ПП. Это обеспечивает эффективную передачу напряжений, что приводит к значительному улучшению прочности на растяжение и модуля упругости при изгибе полипропиленового пластика.
Повышенная прочность. Добавление нано-оксида цинка также повышает прочность пластмасс, снижая их склонность к хрупкому разрушению при воздействии механического напряжения.
Устойчивость к УФ-старению
Защита от УФ-излучения: нано-оксид цинка действует как высокоэффективный поглотитель ультрафиолетового (УФ) и экранирующий агент, способный как отражать, так и рассеивать УФ-излучение. Электронные переходы внутри его кристаллической структуры позволяют ему поглощать УФ-энергию, обеспечивая особенно эффективную защиту от УФ-излучения в диапазоне длин волн 300–400 нм (в частности, УФ-B и части УФ-A). Сценарии применения: Включение нано-оксида цинка в такие изделия, как наружные трубы из ПВХ и пластиковые строительные профили (например, пластиковые оконные рамы), эффективно замедляет процесс старения пластика, тем самым продлевая срок его службы.
Разработка функциональных материалов:
Проводящие пластмассы: нано-оксид цинка по своей природе обладает определенной степенью электропроводности. С помощью соответствующих технологий обработки,-таких как смешивание с проводящими полимерами или использование специальных методов легирования,-его можно использовать для изготовления проводящих пластиков. В электронной промышленности проводящие пластики служат материалами для изготовления анти-статической упаковки для электронных компонентов, материалов для электромагнитной защиты и аналогичных применений.
Самоочищающиеся пластмассы. Используя фотокаталитические свойства нано-оксида цинка, можно разработать фотокаталитические пластиковые материалы, обладающие способностью само-очищаться и дезодорировать. Под воздействием света нано-оксид цинка катализирует разложение органических загрязнений,-таких как жир и пыль,-присутствующих на пластиковой поверхности. Эти материалы находят применение в самых разных отраслях: от пластика салона автомобиля до бытовых пластиковых изделий, помогая поддерживать чистоту поверхности и сокращая частоту ручной чистки.
