導語：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，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一.納米復相陶瓷的制備方法

制備納米復相陶瓷的目標是使陶瓷基體結構中均勻分散納米級顆粒，并使這些顆粒進入基體內部形成“內晶”結構。常見制備納米復相陶瓷的方法有：

1．1 機械混合分散一成形一燒結法

將納米粉末摻入到基體粉末中進行混合、球磨、成形、燒結得到納米復相陶瓷。該方法的優(yōu)點是制備工藝簡單，不足之處是球磨本身不能完全破壞納米顆粒間的團聚，不能做到2相組成的均勻分散。若在機械混合的基礎上使用大功率超聲波以破壞團聚，并調整體系的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，由于球磨介質的磨損，會帶入一些雜質給納米復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20 min，得到a1o 一tic復相陶瓷；由氬氣保護，利用該方法可制得aio 與合金的復相陶瓷。

1．2 復合粉末一成形一燒結法

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

......

目錄

一.納米復相陶瓷的制備方法

二．納米復相陶瓷研究的實例

三.納米復相陶瓷的性能

參考資料

參考文獻

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19 .

簡單介紹

摘

要：20世紀80年代中期發(fā)展起來的納米復相陶瓷，對陶瓷材料的性能產生重大的影響，為材料的利用開拓了一個新的領域，已成為材料科學研究的熱點之一。

篇2

超級納米陶瓷漆 石粉變黃金

我廠發(fā)明成功用99%的石粉，加入1%的幾種食品級化工原料，經混溶復合，紅外微波改性，瞬間變成超級納米陶瓷漆，可廣泛用于室內外墻面裝飾。產品粉末狀，加水拌勻即可施工，不用先刮膩子再刷乳膠漆，而是打底做面一次完成，省工省時，效果如陶瓷般堅硬潔白，光滑如鏡，不起皮，不開裂，具備超強的耐污性，水洗萬次無損傷。每噸成本約500元，市售參考價6000元，關鍵是產品不含任何有毒有害物質，不含甲醛，綠色環(huán)保，通過國家建材認證，整體裝飾效果超過任何一種墻體漆。廣東苗經理原來生產涂料乳膠漆，年收入30萬，而投資超級納米陶瓷漆，6個月銷售800噸，獲利200多萬，為表達感激之情給我廠寄來禮品。目前國內高檔乳膠漆售價高達每噸五萬，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，不怕不識貨，就怕貨比貨，我廠面向全國提供全套設備技術。

超級納米膠粘劑

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，經密煉復合而成超級納米膠粘劑，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%。室內地面只需0.3公分，極大提高了空間高度。超級納米膠粘劑將引爆城建墻體及地面施工的一場新革命，超級納米膠粘劑具有超霸的粘結神力，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。我廠提供設備技術，二人生產，日產20噸。

超級納米塑膠漆

墻體裝飾大商機

根據(jù)國家發(fā)明專利石粉變塑料生產原理，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)反應合成超級納米塑膠漆，廣泛用于建筑內外墻的裝飾涂刷，產品耐擦洗、抗干裂、防水不脫粉、抗霜菌、表面光滑細膩，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)因乳膠漆價格昂貴仍以普通涂料為主。超級納米塑膠漆每噸成本約300元，市售3000元，高品質低價格，具備強大的市場競爭優(yōu)勢，辦廠投資少，適合家庭創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)對外提供設備及多種生產技術。

超級納米油污分解劑

辦廠發(fā)財快

餐飲業(yè)最煩惱的是洗盤子刷碗，又苦又累又費工，怎么辦？我廠最新發(fā)明成功超級納米油污分解劑，是由高科技超強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去泡幾分鐘，油污茶垢自動分解，瞬間去無蹤，去油污殺毒滅菌漂白一次完成，省工省時省力省電，可為大酒店、飯館、工礦企業(yè)、政府機關、部隊院校等餐廳節(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)對外提供技術設備，每市限一家。

特大喜訊 又一個財富神話

各位讀者，用石粉創(chuàng)造奇跡，創(chuàng)造財富，我廠用石粉又開發(fā)出一個振奮人心的精細化工新產品，系列產品廣泛用于城鄉(xiāng)建筑領域。按目前市場同類產品售價每噸獲利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，提供全套生產技術及設備，每地區(qū)只限一家。

聲明：凡是從我廠學過技術的老朋友優(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號石油大廈1002

篇3

關健詞：輕質磚；發(fā)白；新型納米防污；三次打蠟；電干燥

1 引言

輕質陶瓷磚的定義是以陶瓷原料或工業(yè)廢料為主要原料經成形、高溫燒成等生產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)作為起草單位負責制定的《輕質陶瓷磚》（JC/T 1095-2009）2010年正式實施。其最早的工程應用就是“廣佛地鐵”，因輕質磚優(yōu)異的加工性能，該工程的磚材利用率可達到95%以上（優(yōu)一合）。當時的產品是不拋磚系列，國標中也未出現(xiàn)對于防污性能的要求。但隨著二次布料甚至噴墨輕質磚的開發(fā)和外墻干掛的深度應用，對于輕質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，嚴重影響了產品的最終質量和施工效果。之前使用新型納米蠟水都要將輕質磚拋光后先放置24 h以上，才會減少發(fā)白問題的產生，而且還要考慮天氣的濕度因素，嚴重影響生產效率。由某陶瓷企業(yè)和蠟水供應商經過深入研究，反復實驗，終于成功達到一次下線后防污性能達標和避免發(fā)白的質量要求。

2 定義

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

水印：輕質磚拋光下線時，因磚體含水量較高，人工撿磚會在磚表面形成手印等印記，影響磚面質量。

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

3 實驗內容

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放置時間與含水率的關系

輕質磚拋光下線后放置時間與含水率的關系（取磚的中心部位），如表3。

3.3實驗結果

在對發(fā)白部位的處理過程中發(fā)現(xiàn)：發(fā)白部位的U蠟相對不發(fā)白部位的U蠟要薄，而經實驗發(fā)現(xiàn)打U蠟厚的地方顏色會深一些。

4 原因分析

（1）蠟水發(fā)白

輕質磚發(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引起色差現(xiàn)象。

5 避免U蠟發(fā)白應采取的措施

為避免U蠟發(fā)白，可采取下列幾項措施：

（1）消除輕質磚自身所含水份：控制磚的含水率。按目前實驗結果暫定為0.05%以下。

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

（3）U蠟要求全部覆蓋磚面，且要求涂布均勻：用三個滴頭滴U蠟（左、中、右），要求使用U3蠟的打蠟機將輕質磚U蠟涂滿磚面、涂布平滑。及時更換打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1～2個風機吹磚面打第二道蠟水（ DH2蠟，使用打A液的磨頭，最后三個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2～3個風機吹干過U蠟打蠟機（30KW石英發(fā)熱管20條）下線。

（6）操作注意事項（表4）。

篇4

【摘要】 ［目的］評估納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性。［方法］根據(jù)ISO10993-1標準，采用細胞毒性試驗、急性毒性試驗、溶血試驗和體內植入(90 d)試驗對納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性進行評估。［結果］納米羥基磷灰石-二氧化鋯生物陶瓷材料組織相容性的細胞毒性評分小于I級，細胞生長無明顯抑制現(xiàn)象，無急性毒性反應，無溶血反應，體內植入符合植入材料生物學評價要求。［結論］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用前景。

【關鍵詞】 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)學領域的應用［1］。由哈爾濱工業(yè)大學材料學院與哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(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，臨床應用等方面將比傳統(tǒng)陶瓷有更廣泛的應用并具有極大的發(fā)展前景。本研究選用細胞毒性試驗、急性毒性試驗、溶血試驗，植入實驗評價納米HA-40%ZrO2組織相容性，初步評價該材料應用于臨床醫(yī)學的可行性。

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)大學材料學院與哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(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和二氧化鋯粉體經充分研磨后得到納米羥基磷灰石／二氧化鋯復合粉體，采用熱壓低溫燒結技術磨削制成3 mm×3 mm×5 mm長方體。將經過環(huán)氧乙烷滅菌的上述復合材料以1 g材料／5 ml介質的比例，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 細胞毒性試驗

1.2.1 實驗方法

采用L929細胞(哈爾濱醫(yī)科大學遺傳實驗室饋贈)經復蘇、傳代后，將細胞培養(yǎng)基配制1×104個／ml細胞懸液分注于96孔塑料培養(yǎng)皿中，每孔100 μl，每組每觀察期至少8孔，細胞培養(yǎng)箱內培養(yǎng)24 h。然后棄去原培養(yǎng)基，用PBS洗滌2次，試驗組加入100 μl小牛血清浸提液，陰性對照組加入100 μl小牛血清，陽性對照組加入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紫外分光光度計以500 nm波長測定吸光度OD值，并計算細胞的相對增殖度(RGR)。RGR=(試驗組OD值-空白OD值)／(陰性對照組OD值-空白OD值)

1.2.2 細胞毒性分級與判定

RGR≥100%評為0級；RGR在75%～99%之間評為I級；RGR在50%～74%之間評為II級；RGR在25%～49%之間評為Ⅲ級；RGR在1%～24%之間評為Ⅳ級；RGR為0時評為V級)。實驗結果為1或0級反應為合格，實驗結果為Ⅱ級反應時需結合細胞形態(tài)綜合評價，實驗結果為Ⅲ～V級反應為不合格。

1.3 急性全身毒性試驗

1.3.1 動物分組及實驗方法

將20只昆明小鼠(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院動物實驗中心提供)，雌雄各半，體重（20±2.0） g，隨機均分為實驗組和對照組，實驗組用生理鹽水HA／40%ZrO2材料浸提液，對照組用生理鹽水，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動物的一般狀態(tài)、毒性表現(xiàn)。

1.3.2 結果評定

72 h內實驗組反應小于對照組為符合要求；實驗組中40%死亡，或60%出現(xiàn)明顯毒性反應，或動物普遍出現(xiàn)進行性體重下降為不符合要求。

1.4 溶血試驗

1.4.1 制備新鮮稀釋血

經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進行稀釋即制備出新鮮稀釋血。

1.4.2 實驗分組及方法

實驗組取HA／40%ZrO2浸提液10 ml，陰性對照組取9 g/L生理鹽水10 ml，陽性對照組取蒸餾水10 ml，每組各取8個試管，將所有試管放入37℃恒溫箱中水浴30 min，各試管內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定545 nm處的光吸收度(A)。溶血率計算公式：溶血率=(實驗組吸光度-陰性對照組吸光度)／(陽性對照組吸光度-陰性對照組吸光度)×100%

1.4.3 結果評定

溶血率

1.5 肌肉內種植實驗

1.5.1 實驗分組及方法

選用Wister大鼠40只(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院動物實驗中心提供)，雌雄各半，體重（220±25） g，隨機分為術后第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1.0 cm處做切口，分離豎脊肌，于肌肉內植入HA／40%ZrO2材料塊，縫合肌膜和皮膚。術后每日予以青霉素20萬U肌注，連續(xù)3 d，于術后第7、15、30、90 d取材。

1.5.2 觀察指標

大體觀察：觀察術后大鼠飲食、活動、切口反應；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。病理學觀察：術后各時相點連同材料、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，每個標本取3張切片。在光學顯微鏡下觀察材料周圍包膜形成情況和組織反應情況。

1.6 統(tǒng)計學處理

應用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計量資料兩組間均數(shù)比較采用t檢驗，多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析。

2 結果

2.1 細胞毒性試驗

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

2.2 急性全身毒性實驗

實驗小鼠均無死亡、進食正常，無驚厥、呼吸抑制、腹瀉、運動減少和體重下降等不良反應，評價屬無毒級。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 細胞毒性實驗各組OD值，RGR和細胞毒性分級分組培養(yǎng)24 hOD值RGR（略）

2.3 溶血實驗

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

2.4 肌肉內植入實驗

2.4.1 大體觀察

各組實驗動物術后當天開始進食且活動正常，創(chuàng)口無明顯出血、滲出，術后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，術后第7、15 d時無明顯包膜形成，第30、90 d時可見包膜組織，包膜隨時間延長逐漸變薄。表2 急性全身毒性實驗體重變化情況（略）

2.4.2 組織病理學檢查

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胞浸潤為主的炎性反應，可見吞噬細胞，無囊壁形成（圖1）；植入15 d后試樣周圍有少量嗜中性粒細胞、淋巴細胞浸潤和巨細胞；試樣周圍可見小血管與纖維母細胞增生，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胞，試樣周圍可見纖維母細胞與膠原纖維，并已形成纖維囊腔結構（圖3）；植入90 d后試樣周圍未見或僅見極少量淋巴細胞，纖維化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要?。▓D4）。

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］，經高溫燒結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)學領域的應用［3］。納米生物復合材料是將納米微粒與其他材料復合制成各種復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，而且其強度、斷裂韌性指標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性能 ［5］。目前國內外已制備出含有(10%～70%)ZrO2的納米羥基磷灰石復合材料［6］，其強度和韌性等綜合性能可達到甚至超過致密骨骼的相應性能［7、8］。其ZrO2含量越高其力學性能提高越明顯，但由于金屬離子效應，吸附在材料表面的組織生物分子的化學組成將會發(fā)生相應的變化。為探索在力學性能和組織相容性上達到平衡，由哈爾濱工業(yè)大學材料學院與哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院骨外科共同研究制備成HA／40%ZrO2，其在強度、硬度和韌性上都得到顯著提高。

當生物材料植入人體后，材料周圍組織(組織細胞，水，離子和生物分子及其他物質的體液)的組成是非常復雜的，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組織的組成，形態(tài)結構和功能的影響［9］。目前，人們對生物材料與骨的相容性研究主要包括三部分：(1)用體外細胞培養(yǎng)法研究其細胞相容性；(2)用體內種植實驗研究其組織相容性；(3)臨床研究其組織相容性。

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

體內植入試驗可從宏觀和微觀水平來評價組織工程支架材料對組織的局部反應，包括早期的炎癥反應和隨后的纖維增生反應。通過體內植入試驗結果可見，材料在大鼠肌肉內埋植后，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)以嗜中性粒細胞浸潤為主的急性非特異性炎癥反應，多由于手術創(chuàng)傷、繼發(fā)性微生物侵入引起的細菌性炎癥或者植入物抑制局部的免疫應答能力而產生急性炎癥反應。植入15 d后，材料周圍嗜中性粒細胞減少，可見淋巴細胞、巨細胞，轉入慢性無菌性炎癥表現(xiàn)，并可見纖維母細胞與膠原纖維，開始形成疏松囊壁。植入30 d后，炎癥反應明顯減輕并伴有纖維增生反應，植入90 d后，炎癥反應基本消失，纖維化囊壁致密且較初期薄。說明材料對正常組織已無刺激作用。符合植入物正常病理變化及評定標準［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和溶血試驗，根據(jù)結果提示由于HA和ZrO2為惰性材料，其在生物體內化學性質穩(wěn)定，無組成元素溶出，因此不會因材料可溶性殘余分子的化學作用導致生物體急性反應及溶血作用，說明HA／40%ZrO2無全身急性毒性及溶血反應。

本實驗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，考慮到其力學性質的優(yōu)越性，其作為骨組織工程增韌材料、關節(jié)和口腔修復材料具有廣闊的臨床應用前景。在臨床應用之前，該納米生物材料還需進一步研究遺傳毒性及長期植入試驗，觀察長期植入生物體內后復合材料的化學、力學穩(wěn)定性及材料微小顆粒溶解情況，為臨床應用奠定基礎。

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篇5

【關鍵詞】陶瓷材料；口腔醫(yī)學；應用現(xiàn)狀

【中圖分類號】R78 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007-8231（2011）11-1981-01

1 氧化鋯陶瓷

1.1 氧化鋯全瓷牙修復體

德國Vita公司開發(fā)的In- ceram技術是制作高強度、低收縮全瓷冠的技術，也是牙科陶瓷全冠制作中惟一使用其專利技術命名的制作技術。Suarez等認為 In- ceram氧化鋯陶瓷后牙固定義齒經過 3 年的臨床觀察是可以被應用的，但該材料被推薦為局部固定義齒修復方法之前，還需要進行長期的臨床研究。此外，Kohal等報道了一個臨床應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等認為，3M公司的 Lava All- Ceramic系統(tǒng)（ 是以高強度的氧化鋯陶瓷為核心的全瓷修復系統(tǒng)）能廣泛地用于前牙和后牙的局部固定義齒修復中。

1.2 氧化鋯陶瓷作為根樁的應用

氧化鋯陶瓷樁核在Y- Ce- TZP 制作中應用較為廣泛，因為這樣既可以保留Y- TZP 陶瓷的高強度，又具有 Ce- TZP 陶瓷的高韌性；另一方面 Ce- Y- Mg 復合穩(wěn)定劑能夠對氧化鋯陶瓷起到很好的增韌，增強效果。由于其強度高、韌性好，力學性能能夠滿足牙科樁釘?shù)囊?，因此可用于氧化鋯樁核的制作。制作過程為預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度瓷，具有較高的抗彎強度，而與之匹配的特制鑄造陶瓷又能于氧化鋯樁結合在一起構成瓷樁核，因此不但透光性好，而且力學性能超群。

1.3 氧化鋯陶瓷在牙種植方面的應用

在氧化鈷陶瓷在牙種植方面的應用中，很多學者認為通過基樁顏色改善美觀可以通過設計鋁鋯可切削基樁，用于修復上頜前牙區(qū)的單個牙缺失。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認為，氧化鋯陶瓷種植體基臺不僅具有良好的口腔材料性質而且具有極佳的生物相容性。Rimondini等體外實驗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。體內實驗發(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等研究認為氧化鋯陶瓷基臺抵抗斷裂的能力是氧化鋁陶瓷基臺的兩倍多。

2 納米陶瓷

2.1 陶瓷在人工牙冠的應用

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、動態(tài)載荷測量、疲勞測試及臨床應用反饋等方面的研究尚待深入進行?？汕邢骷{米陶瓷塊的研制和開發(fā)使口腔修復治療更加方便快捷，同時可切削陶瓷塊體材料的應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性能。

2.2 納米陶瓷種植材料

口腔醫(yī)學的醫(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，它和膠原的納米復合物在種植體降解和替代的過程中可以進行較多的骨改建l1Fl。納米氧化鋁和輕基磷灰石陶瓷材料提高了成骨細胞的功能。氧化鋁一氧化錯納米復合陶瓷具有對微裂紋擴展的高度抵抗性，使其可以作為一種瓷關節(jié)修復體的可靠性選擇國。

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，其主要特點是在生物體內能夠誘發(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)學領域應用較廣泛。

3.1 磷灰石陶瓷

在口腔醫(yī)學領域對羥基磷灰石的研究主要集中在材料的制備與臨床效果評價等方面。袁捷等將骨髓基質干細胞與珊瑚羥基磷灰石復合制備人工骨，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)骨修復較好，組織學顯示有板層骨形成，連接處骨性愈合；胡圖強等研究了納米羥基磷灰石（富含生長因子血漿復合材料）修復牙槽突裂的生物性能及富含生長因子血漿在其中的作用，實驗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牙科粘結劑的性能，首先借助一種簡單的水熱工藝制備了高純度、高結晶度、高表觀比率羥基磷灰石納米棒，將合成的粉體按0%～5%與粘結劑溶液混合，然后利用超聲分散均勻，得到牙本質粘結劑，體外力學性能測試顯示添加0.2%～0.5%羥基磷灰石納米棒后粘結劑力學性能獲得大幅提高，其微觀剪切強度與牙本質相當。

3.2 三鈣陶瓷

TCP具有誘導根尖周骨質再生、牙髓鈣橋形成的生物學特性，在口腔醫(yī)學領域得到廣泛應用和重視。曉兵等將經過誘導的犬骨髓基質細胞與多孔β-TCP支架復合后植入犬的下頜骨的全層節(jié)段性缺損處，評價三維多孔β-TCP修復下頜骨節(jié)段性缺損的生物力學，術后6個月進行CT影像學分析，結果顯示下頜骨極限缺損區(qū)已修復,下頜骨呈連續(xù)性,且形態(tài)較對照組完美，三維多孔β-TCP復合體起到了形態(tài)和功能修復的雙重目的，具有控釋性能的可注射牙槽骨β-TCP修復材料的體外細胞毒性實驗顯示，可注射牙槽骨修復材料中β-TCP對細胞的生長和增殖無明顯抑制作用、無明顯的細胞毒性；文獻報道了混懸聚乳酸與TCP復合并用于修復大鼠下頜骨缺損實驗，創(chuàng)口觀察及組織學觀察顯示修復缺損處早期有大量纖維結締組織形成和炎性細胞浸潤，之后新生的纖維結締組織將材料分隔成塊狀，缺損區(qū)出現(xiàn)大量新生骨島，同時可見豐富的成纖維細胞和成骨細胞。

參考文獻

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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,能夠彌蓋墻體細小裂縫,具有對微裂縫的自修復作用。(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。

雖然國內外對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用,如北京納美公司生產的納米系列涂料已大量應用于北京建欣苑、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。復旦大學教育部先進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納米水泥的應用

普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小,同時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生開裂并破壞。為了解決這一問題就必須加速對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,納米混凝土的強度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高,同時還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑設施中(如國防設施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級SiO2、納米級CaCO3)或者納米金屬粉末已達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合水泥,納米敏感水泥、納米環(huán)保復合水泥以及納米隱身復合水泥。

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,可以加快水泥誘導期和加速期的水化反應,改善水泥凝固的三維結構,同時提高水泥石的密實度,增強了防水性能。

納米敏感水泥是在水泥中加入對周圍環(huán)境變化十分敏感的納米材料,從而達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、高速路面的鋪設等。

納米環(huán)保復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,納米材料的表面效應使得原子與電子運動加劇,促使電子能轉化為熱能,加強對電磁波的吸收,從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內避開雷達、紅外光的偵查,這一材料常用于軍事國防建筑等。

3納米玻璃的應用

普通玻璃在使用過程中會吸附空氣中的有機物,形成難以清洗的有機污垢,同時,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構強度。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納米技術在陶瓷材料中的應用

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的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強度,同時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、高強度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內改變材料的力學性質,具有非常廣闊的應用前景。

5納米技術在防護材料中的應用

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、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生一些對人體有害的物質,如石棉與纖維制品含有致癌物質,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,如以無機硅酸鹽為基料,經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,同時對人體也無損害,是一種綠色環(huán)保保溫材料。

7納米技術在其粘合劑以及密封材料和劑方面的應用

對于一些在深海中作業(yè)的結構以及其他特殊環(huán)境下工作的構件,它們對結構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,使粘合劑的粘結效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機理是在納米SiO2的表面包覆一層有機材料,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構,即納米SiO2形成網絡結構的膠體流動,提高粘接效果,由于顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。大型建材機械等主機工作時的噪聲達到上百分貝,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,具有非常好的應用前景。新晨

8結語

納米技術作為一門新興的學科,被譽為二十一世紀最具有發(fā)展前景的技術,是對未來經濟和社會發(fā)展產生重大影響的一種關鍵性前沿技術。納米技術在建筑材料方面的應用前景非常廣闊,納米技術不僅會推動建材新產品的開發(fā),還將為改善人們的生活環(huán)境,提高生活質量做出不可估量的貢獻。納米功能材料已成為國內外研究的熱點,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,需要將進一步加速對納米材料的研究以及推廣應用。納米材料將成為21世紀新型建筑材料的發(fā)展新方向,相信在不久的將來,我們將跨入一個全新的材料時代—納米材料時代。

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篇7

1.1設計方案

壓電陶瓷作為精密位移器件的主要原理是通過對其加載電壓，可以實現(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，因此被廣泛地應用于精密位移器當中，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動元件，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三自由度粗調裝置，該三自由度粗調裝置的一端為樣品固定端A端，A端可通過三自由度粗調裝置進行三個維度的位置調節(jié)。在壓電陶瓷的另一端裝備樣品固定端B端。B端固定不可調節(jié)，為了使樣品能夠很好地固定在A、B兩個樣品固定端，可以通過三自由度粗調裝置將A端平面與B端平面調節(jié)到近乎一個水平面，以確保樣品是受到單軸拉伸作用力，同時將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樣品固定端上。將搭載好樣品的拉伸裝置放置在光學顯微鏡下實現(xiàn)對樣品的觀測。光學顯微鏡上耦合CCD攝像系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)動態(tài)的觀測，也可以實現(xiàn)靜態(tài)的圖像捕捉，如圖1所示，從外接電腦上實時監(jiān)測。

1.2器件成型制作

根據(jù)上述設計原理，自行加工設計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節(jié)A端位置的粗調旋鈕，在固定端B端固定一條用于力的定量化測量的原子力懸臂梁針尖，在光學顯微鏡下將納米線的兩端分別固定在A、B兩端，逐步調節(jié)電源的加載電壓，驅動壓電陶瓷發(fā)生伸長變形，驅動B端運動，實驗圖像或錄像通過光學顯微鏡上的CCD成像系統(tǒng)傳輸至電腦上，在電腦上實時監(jiān)測納米線拉伸過程中的各個環(huán)節(jié)。圖2b為安裝的懸臂梁針尖的光學放大照片。

1.3加載力計算方法

加裝了懸臂梁針尖以后，在懸臂梁變形不是很大的情況下（懸臂梁尖端所偏轉的角度在5°以下時），施加在樣品上的力可以通過以下方法計算出來，圖3為懸臂梁受力示意圖。假設偏轉角度很?。ㄐ∮?°），則懸臂梁所受到的力F的值可以用式（1）計算：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，則此時納米線的受力應為：F=K(Lo2/L)Sinθ，（2）此時只需在CCD捕捉到的圖像上測量出θ和L的值即可計算出力的大小。

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行原位拉伸實驗，通過掃描電鏡的高分辨成像系統(tǒng)實現(xiàn)納米尺度的原位實時觀測。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械手（圖4中黃色尖頭所指示）系統(tǒng)還可以實現(xiàn)納米材料的力、電耦合特性的測試。

2.納米材料拉伸實例——氧化硅納

米線力學性能的定量化表征

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)越的物理和化學等性能，被廣泛地應用在電子、光學等各個領域，可以說隨處可見氧化硅玻璃的身影。氧化硅玻璃是經高溫液態(tài)快速冷卻所形成的一種有著非晶態(tài)結構的物質，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械系統(tǒng)中常作為元器件使用。但是，氧化硅玻璃有一個比較致命的弱點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變溫度高于1100oC[9,11]），導致脆性斷裂主要是由其體材料內部存在的缺陷和微裂紋的擴展所致[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)應用在各個領域，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，構建微納尺度的力學性能檢測裝置并系統(tǒng)考察該材料在微納尺度的力學行為就顯得尤為迫切，通過該項工作的開展期望對當前納米器件的設計和開發(fā)提供必要且可靠的借鑒。本實驗所采用的非晶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，甚至可以達到幾百微米或毫米級別。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，該納米線為非晶結構特征，利用能譜分析進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氧化硅納米線光學顯微鏡下的原位拉伸實驗

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顯微鏡下，通過CCD系統(tǒng)實現(xiàn)原位觀測，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，可以將懸臂梁偏轉的角度計算出來，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，偏轉角度達到了2.1°，此懸臂梁的總長度為453μm，納米線搭載點到底端的長度為310μm，該懸臂梁的進度系數(shù)為2N/m，則根據(jù)公式（2）可計算出此時施加在納米線上的力約為22.7μN，但是由于光學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)生的應變，因此無法給出應力—應變曲線，所以在更進一步的實驗中將此納米材料拉伸裝置按照圖4所示放入了掃描電鏡中，利用掃描電鏡高分辨率的成像實現(xiàn)了更高分辨率的原位實驗。圖7為一套掃描電鏡中實現(xiàn)的氧化硅納米線的拉伸變形實驗，根據(jù)掃描電鏡記錄的懸臂梁的偏轉角度，可以將每一步中施加在納米線上的力計算出來，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力—應變曲線描繪出來。圖8為此單根納米線的應力—應變曲線圖。

3.結論

篇8

1、納米陶瓷：是用納米粉對陶瓷進行改性，使強度得到大幅度的提高。

2、納米粉末：稱為超細粉，屬于一種固體顆粒。

3、納米膜：將顆粒貼一起的，中間留有細小的間隙。

4、納米塊體：由粉末高壓成型，有著超高強度。

（來源：文章屋網 ）

篇9

關鍵詞：抗菌陶瓷；復合材料；研究；展望

1 前言

隨著人們生活水平的提高，抗菌防病毒已經成為了人們生活中關注的一個熱點。從90年代初，我國的一些研究所和大學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，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商TOTO和INAX公司，以及美國知名品牌美標等生產的衛(wèi)生陶瓷大部分都是抗菌陶瓷，而且產品暢銷全球。在國內，只有一小部分廠家生產抗菌陶瓷，其抗菌率在90%左右，僅僅或偶爾能達到國家標準。盡管這對抗菌陶瓷的研究取得了長足的進展，但是真正應用于工業(yè)化生產，而且抗菌率達99%以上，長效穩(wěn)定的抗菌陶瓷并不多。本文簡單闡述了國內抗菌陶瓷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展的趨勢，旨在推動抗菌陶瓷的制備技術和發(fā)展，通過對新型抗菌復合材料的介紹，讓抗菌陶瓷能近一步普及和走進人們的生活中。

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抗菌劑，或采用表面浸泡、噴涂、滾印等方式加入無機抗菌劑，從而使陶瓷制品表面的細菌數(shù)目控制在一定范圍之內?？咕沾傻目咕Чc其采用的抗菌劑有直接的關系。

2.1 抗菌劑及抗菌原理

應用于抗菌陶瓷的無機抗菌劑主要有兩類：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為：Ag>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嚴重有害身體健康；Ni、Co、Cu等離子對物體有染色作用。實際上，用金屬抗菌劑是使用銀系抗菌劑。其抗菌機理是：銀離子通過與蛋白質的硫基（―SH）反應，破壞細菌細胞合成酶的活性，使細胞失去分裂繁殖能力而死亡；金屬銀離子與細菌結合，破壞細菌正常代謝，導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。其中用機理為：TiO2被光照后產生電子空穴對，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?；钴S，當遇到細菌時直接攻擊細菌的細胞，抽取有機物的H原子或攻擊其不飽和鍵，導致細胞蛋白質變異和脂類分解，以此殺滅細菌并使其分解，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抗菌劑直接加入到釉料中進行燒制。

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

離子擴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。其原理是當釉面與熔融的銀鹽混合物在一定溫度下接觸時，由于離子的擴散作用，熔鹽中的銀離子逐漸擴散到釉面之中。根據(jù)釉的組成選擇適當?shù)你y鹽成份、擴散溫度和擴散時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。離子擴散法最大的優(yōu)點是避免了高溫燒成抗菌陶瓷中銀離子的損失問題，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，即前驅體；以普通陶瓷為基體，經過預處理后，直接浸入前驅體中，浸漬一定時間后，以一定的速度提拉，制得溶膠膜；然后經過老化、干燥，形成凝膠薄膜；再經過高溫熱處理、退火等工藝，最后形成TiO2薄膜。此法的特點是能避免TiO2在高溫下由銳鈦型轉變成金紅石型，從而失去光催化活性，并且可以控制薄膜的厚度。但是這種方法生產工藝難度大，規(guī)?；a有困難，而且成本較高。

（3） 新型銀系復合抗菌陶瓷的制備

新型銀系復合抗菌陶瓷是將含新型銀系復合抗菌劑直接加入到釉料中進行燒制。該方法的最大特點是制備工藝簡單，不需要對陶瓷生產工藝作調整，便可大規(guī)模生產。成本低，不會改變制品外觀質量，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 載體對殺菌效果的影響

銀系抗菌劑中的銀離子載體對抗菌效果有很大影響，尤其是載體物質的粒徑大小。粒徑大，表面積小，載銀量小，銀離子只是簡單地吸附在顆粒表面，容易損失。隨著納米技術的發(fā)展，采用特殊的化學手段和陰離子置換法，將Ag+置換進納米載體的微孔中，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，納米級抗菌陶瓷的殺菌效果更好。

3.2 陰離子和燒成溫度對殺菌效果的影響

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，但加入量過大，釉燒溫度就會降低，釉的質量下降，且成本提高；而加入量太少又達不到殺菌的效果，一般以2%～5%較為合適。燒成溫度不僅影響陶瓷產品的質量及性能，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，產品的質量比較好。對以磷酸鋯為載體的抗菌粉體，較理想的溫度范圍是1080～1500 ℃。實驗證明：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TiO2光催化效果的影響

光源的強度和波長對TiO2光催化效果有一定的影響。根據(jù)一些研究報道，在相同波長照射相同時間的情況下，紫外線光強度大的殺菌效果比光強度小的殺菌效果好。且由于太陽光是一種混合光，半導體對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，當細菌受到該波段的輻射后，其白和核糖核酸（DNA）強烈吸收輻射能，引起DNA鏈斷裂，核酸和蛋白的交連被破壞，導致細菌死亡。因此，波長小的效果要好些。

4.2 燒成溫度對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，到500 ℃時顯著增加；在600 ℃時達到最大值，然后降低；到800 ℃時顯著降低。在500～700 ℃之間是最理想的灼燒溫度，因為當溫度較低時，凝膠中包含的有機物未被充分灼燒掉，TiO2也主要以光催化活性較低的無定型為主，隨溫度的升高有機物被充分灼燒掉，且TiO2也主要轉變?yōu)楣獯呋^高的銳鈦型，使光催化活性大為提高。當溫度進一步升高時，TiO2再次發(fā)生晶型轉化，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。當溫度進一步升高時，釉開始熔化使TiO2被包裹、凹陷，并與釉發(fā)生反應使活性失去。表面再次變得光滑均一，但呈微黃色，說明TiO2與基體釉層反應生成新的物質，而使光催化活性失去。

5 新型銀系復合抗菌陶瓷的效果

新型銀系復合抗菌陶瓷是將銀和二氧化鈦通過復合技術，將不同納米級銀和二氧化鈦進行復合。該新型復合材料經多家知名陶瓷企業(yè)的工廠試驗和檢驗機構檢驗后認為：新型的復合抗菌陶瓷工藝簡單，不需要對陶瓷生產工藝作調整，成本低，不會改變制品外觀質量，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，抗菌防病毒已經成為了人們生活中關注的一個熱點?？咕沾梢呀浿鸩降玫饺藗兊恼J同和使用，特別這幾年，H7N1等各種病毒不斷對人們造成傷害，越來越多的人希望家居中的生活用品都具有殺菌功能。

（2） 傳統(tǒng)的銀系抗菌劑和光催化抗菌劑由于在生產工藝、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滿足不了現(xiàn)在的陶瓷工業(yè)生產和人們對殺菌陶瓷的需要。

（3） 新型銀系復合抗菌陶瓷具有生產工藝簡單、成本低、不會改變制品外觀質量、耐高溫、抗菌效果好等優(yōu)點，因此能滿足現(xiàn)在陶瓷生產的需要和人們對抗菌陶瓷的需要。

7 結語

抗菌陶瓷是一種功能陶瓷，但隨著納米技術和化學復合材料的發(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，又能增加陶瓷產品的抗菌消毒功能。隨著人們生活水平和對生活要求的提高，抗菌陶瓷作為一種功能陶瓷將進入每個家庭中，其應用領域將日益擴大，市場前景十分廣闊。

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關鍵詞：納米氧化鋅 制備 催化性能

中圖分類號：TB383 文獻標識碼：A 文章編號：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，具有宏觀物體所不具有的量子尺寸效應、表面效應以及體積效應等。近年來，隨著研究人員對納米氧化鋅的研究日益加深，發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅在磁學、光學和力學等方面具有特殊的功能，其應用價值也不斷得到重視和體現(xiàn)。納米氧化鋅的制備成為當前科研工作的熱門話題，也關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

表面效應是指納米材料性質上發(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，當粒徑減小時，表面原子的數(shù)量會快速增加，并且會隨著粒徑的減小，表面的原子會越多。表面原子的懸空鍵增多，具有不飽和的性質，化學性能強，容易和其他原子相結合。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”便相繼產生。

1.2 體積效應

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

1.3 小尺寸效應

超微細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，邊界條件就會被破壞，導致非晶態(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。

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法。物理法主要有熔融驟冷、重離子轟擊和機械粉碎等，但由于物理法對設備的要求較高，制作的粉體的粒徑較大等缺點，造成物理法應用范圍較小。在實際的工業(yè)生產以及相關的研究領域一般采取的方法是化學法，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，主要包括機械粉碎法、塑性變形法。機械粉碎法是通過利用機器粉碎、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，這個方法雖然簡單，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)生嚴重變形。此法純度較高，但是對生產設備提出了很高的要求。

2.2 化學法

（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，然后經熱分解得到納米氧化鋅，沉淀物的選擇不同，沉淀產物就會不一樣。常用的沉淀物為氨水、尿素等。

（2）均勻沉淀法。

通過一定的化學反應，使得溶液中的構晶微粒緩慢釋放出來，在化學反應中，沉淀劑不會和被沉淀物發(fā)生反應，而會在整個化學反應中慢慢析出。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，再裝入高壓反應釜，在180 ℃的恒溫下，反應9個小時，自然冷卻，再經過兩次水洗和兩次乙醇洗滌，最后在干燥箱中烘干。

2.4 光催化實驗

準備兩份一定容量（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，放在黑暗中預吸附一小時達到吸附平衡，然后用30 W/287 nm紫外燈照射，要求是光源距液面13 cm，間隔時間是30 min，然后取樣離心除去ZnO，再用紫外可見光光度計在染料羅丹明B的吸收峰處測量吸光度的變化，依次，計算出降解率，查看光催化性能。

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

3 納米氧化鋅的應用

納米氧化鋅有許多優(yōu)點，穩(wěn)定性較好、價格比較低廉，不會造成二次污染等，使其具有廣泛的應用前景，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域得到了廣泛的應用，如國防、化工、核技術、航空等領域。

（1）橡膠輪胎的生產。

在橡膠制品的生產中，納米氧化劑得到了充分的應用。一是納米氧化劑可以作為硫化活性劑，納米氧化鋅可以實現(xiàn)和橡膠分子的有機結合，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電填料，用來研制導電性橡膠。

（2）油漆涂料。

納米氧化鋅在油漆涂料中得到了應用，由于納米氧化鋅具有異于普通氧化鋅的特性。在應用過程中，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、自行分解有機物，在很大程度上提高了產品的質量。越來越多的陶瓷材料產品中應用納米氧化鋅，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)和領域得到了廣泛的應用。納米氧化鋅是面向21世紀的半導體材料，研究納米氧化鋅的制備具有極其重要的現(xiàn)實意義。因此，應當加強對納米氧化鋅的研究。

參考文獻

[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)大學學報：自然科學版，2008.