长效抗菌材料装备“天宫一号”

发布时间:2021-10-21 10:07:47


  据国外媒体报道,在一个月的时间内,从太空带回来的细菌等微生物可以将聚酯纤维“咬断”;三个月内可以将铝镁合金“吃掉”。受到太空环境影响而变异的微生物及其释放的化学物质,不仅可能干扰甚至损坏空天飞行器装配的仪器设备,而且对航天人员的身体健康产生严重影响。所以,应重视太空装备,尤其是载人航天装备和空间实验室的微生物污染治理。

  分析表明,使用一次性消毒剂和一般的有机类杀菌剂虽然可以高效、快速杀死多数细菌,但其作用期短,对狭小的装备环境造成污染,对精密设备造成干扰甚至损坏,并可能导致微生物变异和产生耐药性;而采用紫外线杀菌技术,不仅需要提供额外能源和装配,且故障率高、杀菌不彻底,紫外线还会影响装备寿命。要有效地防止空间实验室中微生物快速繁殖、蔓延和传播,并减少和避免一次性消毒剂的使用,最简单、安全和有效的方法是采用长效的抗菌材料。

  抗菌材料一般是通过一定工艺将抗菌剂添加到基体材料中制备而成的具有杀灭和抑制微生物生长的功能材料,其主要作用是抑制材料和制品表面微生物繁殖和滋生蔓延,切断有害微生物传播源。抗菌剂主要有无机、有机和天然三大类。有机抗菌剂的主要成分为季胺盐类、醇类、双胍类物质等含有反应性功能团的化合物,具有见效快、杀菌能力强的特点,但易产生微生物耐(抗)药性,并存在作用期短、耐热性差以及产生二次污染等缺点;天然抗菌剂来自于天然提取物,如壳聚糖、日柏醇等,其主要抗菌机理被认为与有机季胺盐类似,但效果不如有机抗菌剂,且技术和产品尚不成熟。所以,一般意义上的长效抗菌材料主要是指通过添加无机类抗菌剂的复合材料。已研制的无机抗菌剂主要有以Ag+、Zn2+和Cu2+离子为代表的金属离子抗菌剂,ZnO、MgO和CaO等活性氧化物抗菌剂,以及TiO2、ZnO等光催化剂等几大系列。

  我们的课题组研究发现,相同条件下四针状晶须型氧化锌具有比普通氧化锌和纳米氧化锌产生更多过氧化氢的能力,因而其表现出更好的抗菌效果。课题组从2000年开始开展ZnO系列抗菌材料的研究,先后研制了n-ZnO、T-ZnOw以及ZnO/n-Ag+等系列抗菌材料,并进行了相关控制技术的研究及理论计算。目前,经过精选的系列抗菌材料样品已通过“天宫一号”开展空间环境和搭载飞行试验,为进一步开展载人空间装备应用提供依据。

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