Diolch am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn o borwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y canlyniadau gorau, rydym yn argymell defnyddio fersiwn newydd o'ch porwr (neu ddiffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn arddangos y wefan heb steilio na JavaScript.
Heddiw, mae ffabrigau swyddogaethol â phriodweddau gwrthfacteria yn fwy poblogaidd. Fodd bynnag, mae cynhyrchu ffabrigau swyddogaethol cost-effeithiol gyda pherfformiad gwydn a chyson yn parhau i fod yn her. Defnyddiwyd alcohol polyfinyl (PVA) i addasu ffabrig heb ei wehyddu polypropylen (PP), ac yna dyddodwyd nanoronynnau arian (AgNPs) in situ i gynhyrchu ffabrig PP wedi'i lwytho ag AgNPs wedi'i addasu â PVA (y cyfeirir atynt fel AgNPs). /PVA/PP. Mae amgáu ffibrau PP gan ddefnyddio cotio PVA yn helpu i wella adlyniad NPs Ag wedi'u llwytho i ffibrau PP yn sylweddol, ac mae ffabrigau heb eu gwehyddu Ag/PVA/PP yn arddangos priodweddau mecanyddol a gwrthwynebiad i Escherichia coli (y cyfeirir atynt fel E. coli) sydd wedi gwella'n sylweddol. Yn gyffredinol, mae gan ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP a gynhyrchir ar grynodiad amonia arian o 30mM briodweddau mecanyddol gwell, ac mae'r gyfradd amddiffyniad gwrthfacteria yn erbyn E. coli yn cyrraedd 99.99%. Mae'r ffabrig yn dal i gadw gweithgaredd gwrthfacteria rhagorol ar ôl 40 golchiad ac mae ganddo'r potensial i'w ddefnyddio dro ar ôl tro. Yn ogystal, mae gan ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP ragolygon cymhwysiad eang yn y diwydiant oherwydd ei athreiddedd aer a'i athreiddedd lleithder da. Yn ogystal, rydym hefyd wedi datblygu technoleg rholio-i-rholio ac wedi cynnal archwiliad rhagarweiniol i brofi hyfywedd y dull hwn.
Gyda dyfnhau globaleiddio economaidd, mae symudiadau poblogaeth ar raddfa fawr wedi cynyddu'r posibilrwydd o drosglwyddo firysau yn fawr, sy'n egluro'n dda pam mae gan y coronafeirws newydd allu mor gryf i ledaenu ledled y byd ac mae'n anodd ei atal1,2,3. Yn yr ystyr hwn, mae angen brys i ddatblygu deunyddiau gwrthfacteria newydd, fel deunyddiau heb eu gwehyddu polypropylen (PP), fel deunyddiau amddiffynnol meddygol. Mae gan ffabrig heb ei wehyddu polypropylen fanteision dwysedd isel, anadweithiolrwydd cemegol a chost isel4, ond nid oes ganddo allu gwrthfacteria, oes gwasanaeth fer ac effeithlonrwydd amddiffyn isel. Felly, mae o bwys mawr rhoi priodweddau gwrthfacteria i ddeunyddiau heb eu gwehyddu PP.
Fel asiant gwrthfacteria hynafol, mae arian wedi mynd trwy bum cam o ddatblygiad: toddiant arian coloidaidd, sylffadiasin arian, halen arian, arian protein a nano-arian. Defnyddir nanoronynnau arian fwyfwy mewn meysydd fel meddygaeth5,6, dargludedd7,8,9, gwasgariad Raman wedi'i wella arwyneb10,11,12, diraddio catalytig llifynnau13,14,15,16 ac ati. Yn benodol, mae gan nanoronynnau arian (AgNPs) fanteision dros asiantau gwrthficrobaidd traddodiadol fel halwynau metel, cyfansoddion amoniwm cwaternaidd a triclosan oherwydd eu gwrthwynebiad bacteriol, sefydlogrwydd, cost isel a derbynioldeb amgylcheddol gofynnol17,18,19. Yn ogystal, gellir cysylltu nanoronynnau arian ag arwynebedd penodol mawr a gweithgaredd gwrthfacteria uchel â ffabrigau gwlân20, ffabrigau cotwm21,22, ffabrigau polyester a ffabrigau eraill i gyflawni rhyddhau rheoledig, parhaus o ronynnau arian gwrthfacteria23,24. Mae hyn yn golygu, trwy gapsiwleiddio AgNPs, ei bod hi'n bosibl creu ffabrigau PP â gweithgaredd gwrthfacteria. Fodd bynnag, mae diffyg grwpiau swyddogaethol mewn ffabrigau heb eu gwehyddu PP ac mae ganddynt bolaredd isel, nad yw'n ffafriol i gapsiwleiddio AgNPs. I oresgyn yr anfantais hon, mae rhai ymchwilwyr wedi ceisio dyddodi nanoronynnau Ag ar wyneb ffabrigau PP gan ddefnyddio amrywiol ddulliau addasu gan gynnwys chwistrellu plasma26,27, impio ymbelydredd28,29,30,31 a gorchuddio wyneb32. Er enghraifft, cyflwynodd Goli et al. [33] orchudd protein ar wyneb ffabrig heb ei wehyddu PP, gall yr asidau amino ar gyrion yr haen protein wasanaethu fel pwyntiau angor ar gyfer rhwymo AgNPs, a thrwy hynny gyflawni priodweddau gwrthfacterol da. Canfu Li a chydweithwyr34 fod N-isopropylacrylamide a N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydroclorid a gyd-grafftiwyd trwy ysgythru uwchfioled (UV) yn arddangos gweithgaredd gwrthficrobaidd cryf, er bod y broses ysgythru UV yn gymhleth a gall ddiraddio'r priodweddau mecanyddol. Paratôdd Oliani et al ffilmiau gel Ag NPs-PP gyda gweithgaredd gwrthfacterol rhagorol trwy rag-drin PP pur gydag ymbelydredd gama; fodd bynnag, roedd eu dull hefyd yn gymhleth. Felly, mae'n parhau i fod yn her cynhyrchu ffabrigau polypropylen ailgylchadwy heb eu gwehyddu yn effeithlon ac yn hawdd gyda'r gweithgaredd gwrthficrobaidd a ddymunir.
Yn yr astudiaeth hon, defnyddir alcohol polyfinyl, deunydd pilen sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ac sy'n rhad ac am ddim gyda gallu ffurfio ffilm da, hydroffiligrwydd uchel, a sefydlogrwydd ffisegol a chemegol rhagorol, i addasu ffabrigau polypropylen. Defnyddir glwcos fel asiant lleihau36. Mae cynnydd yn egni arwyneb y PP wedi'i addasu yn hyrwyddo dyddodiad detholus AgNPs. O'i gymharu â ffabrig PP pur, dangosodd y ffabrig Ag/PVA/PP a baratowyd ailgylchadwyedd da, gweithgaredd gwrthfacterol rhagorol yn erbyn E. coli, priodweddau mecanyddol da hyd yn oed ar ôl 40 cylch golchi, ac anadlu, rhyw a athreiddedd lleithder sylweddol.
Darparwyd y ffabrig PP heb ei wehyddu gyda disgyrchiant penodol o 25 g/m2 a thrwch o 0.18 mm gan Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Tsieina) a'i dorri'n ddalennau yn mesur 5 × 5 cm2. Prynwyd nitrad arian (99.8%; AR) gan Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Tsieina). Prynwyd glwcos gan Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Tsieina). Prynwyd alcohol polyfinyl (adweithydd gradd ddiwydiannol) gan Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Tsieina). Defnyddiwyd dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio fel toddydd neu rinsiad a chafodd ei baratoi yn ein labordy. Prynwyd agar maetholion a broth gan Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, Tsieina). Prynwyd straen E. coli (ATCC 25922) gan Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Tsieina).
Golchwyd y meinwe PP a ddeilliodd o hyn gydag uwchsain mewn ethanol am 15 munud. Ychwanegwyd y PVA a ddeilliodd o hyn at ddŵr a'i gynhesu ar 95°C am 2 awr i gael hydoddiant dyfrllyd. Yna diddymwyd glwcos mewn 10 ml o hydoddiant PVA gyda chyfran màs o 0.1%, 0.5%, 1.0% ac 1.5%. Trochwyd y ffabrig heb ei wehyddu polypropylen wedi'i buro mewn hydoddiant PVA/glwcos a'i gynhesu ar 60°C am 1 awr. Ar ôl cwblhau'r gwresogi, tynnwyd y ffabrig heb ei wehyddu wedi'i drwytho â PP o'r hydoddiant PVA/glwcos a'i sychu ar 60°C am 0.5 awr i ffurfio ffilm PVA ar wyneb y we, gan gael tecstilau cyfansawdd PVA/PP.
Mae nitrad arian yn cael ei doddi mewn 10 ml o ddŵr gyda chymysgu cyson ar dymheredd ystafell ac ychwanegir amonia fesul diferyn nes bod y toddiant yn newid o glir i frown ac yn glir eto i gael toddiant amonia arian (5–90 mM). Rhowch ffabrig heb ei wehyddu PVA/PP mewn toddiant amonia arian a'i gynhesu ar 60°C am 1 awr i ffurfio nanoronynnau Ag in situ ar wyneb y ffabrig, yna rinsiwch ef â dŵr dair gwaith a'i sychu ar 60°C am 0.5 awr i gael ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP.
Ar ôl arbrofion rhagarweiniol, fe wnaethom adeiladu offer rholio-i-rholio yn y labordy ar gyfer cynhyrchu ffabrigau cyfansawdd ar raddfa fawr. Mae'r rholeri wedi'u gwneud o PTFE i osgoi adweithiau niweidiol a halogiad. Yn ystod y broses hon, gellir rheoli'r amser trwytho a faint o doddiant sydd wedi'i amsugno trwy addasu cyflymder y rholeri a'r pellter rhwng y rholeri i gael y ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP a ddymunir.
Astudiwyd morffoleg wyneb y meinwe gan ddefnyddio microsgop electron sganio VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Japan) ar foltedd cyflymu o 5 kV. Dadansoddwyd strwythur crisial nanoronynnau arian trwy ddiffreithiant pelydr-X (XRD; Bruker, D8 Advanced, yr Almaen; ymbelydredd Cu Kα, λ = 0.15418 nm; foltedd: 40 kV, cerrynt: 40 mA) yn yr ystod o 10–80°. 2θ. Defnyddiwyd sbectromedr is-goch trawsnewid Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) i ddadansoddi nodweddion cemegol ffabrig polypropylen wedi'i addasu arwyneb. Mesurwyd cynnwys addasydd PVA ffabrigau cyfansawdd Ag/PVA/PP trwy ddadansoddiad thermogravimetrig (TGA; Mettler Toledo, y Swistir) o dan nant nitrogen. Defnyddiwyd sbectrometreg màs plasma cyplysedig anwythol (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) i bennu cynnwys arian ffabrigau cyfansawdd Ag/PVA/PP.
Mesurwyd athreiddedd aer a chyfradd trosglwyddo anwedd dŵr ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP (manyleb: 78 × 50cm2) gan asiantaeth brofi trydydd parti (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) yn unol â GB/T. 5453-1997 a GB/T 12704.2-2009. Ar gyfer pob sampl, dewisir deg pwynt gwahanol i'w profi, a'r data a ddarperir gan yr asiantaeth yw cyfartaledd y deg pwynt.
Mesurwyd gweithgaredd gwrthfacterol ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP yn unol â safonau Tsieineaidd GB/T 20944.1-2007 a GB/T 20944.3- gan ddefnyddio dull trylediad plât agar (dadansoddiad ansoddol) a dull fflasg ysgwyd (dadansoddiad meintiol). . yn y drefn honno yn 2008. Penderfynwyd gweithgaredd gwrthfacterol ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP yn erbyn Escherichia coli ar wahanol amseroedd golchi. Ar gyfer y dull trylediad plât agar, caiff y ffabrig cyfansawdd prawf Ag/PVA/PP ei dyrnu i ddisg (diamedr: 8 mm) gan ddefnyddio dyrnwr ac ei gysylltu â dysgl Petri agar wedi'i brechu ag Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) ac yna ei ddeori ar 37°C a 56% o leithder cymharol am oddeutu 24 awr. Dadansoddwyd y parth ataliad yn fertigol o ganol y ddisg i gylchedd mewnol y cytrefi cyfagos. Gan ddefnyddio'r dull fflasg ysgwyd, paratowyd plât gwastad 2 × 2 cm2 o'r ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP a brofwyd a'i awtoclafio mewn amgylchedd cawl ar 121°C a 0.1 MPa am 30 munud. Ar ôl awtoclafio, trochwyd y sampl mewn fflasg Erlenmeyer 5-mL yn cynnwys 70 mL o doddiant diwylliant cawl (crynodiad ataliad 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) ac yna ei ddeori ar dymheredd osgiliadol o 150 °C. rpm a 25°C am 18 awr. Ar ôl ysgwyd, casglwch swm penodol o ataliad bacteriol a'i wanhau ddengwaith. Casglwch y swm gofynnol o ataliad bacteriol gwanedig, ei daenu ar gyfrwng agar a'i ddiwyllio ar 37°C a 56% lleithder cymharol am 24 awr. Y fformiwla ar gyfer cyfrifo effeithiolrwydd gwrthfacteria yw: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), lle mae C ac A yn cynrychioli nifer y cytrefi ar ôl 24 awr, yn y drefn honno. Wedi'i drin mewn grŵp rheoli a meinwe gyfansawdd Ag/PVA/PP.
Gwerthuswyd gwydnwch ffabrigau cyfansawdd Ag/PVA/PP trwy olchi yn unol ag ISO 105-C10:2006.1A. Yn ystod golchi, trochwch y ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP prawf (30x40mm2) mewn toddiant dyfrllyd sy'n cynnwys glanedydd masnachol (5.0g/L) a'i olchi ar 40±2 rpm a 40±5 rpm /mun. cyflymder uchel. °C 10, 20, 30, 40 a 50 cylch. Ar ôl golchi, caiff y ffabrig ei rinsio dair gwaith â dŵr a'i sychu ar dymheredd o 50-60°C am 30 munud. Mesurwyd y newid yng nghynnwys arian ar ôl golchi i bennu graddfa'r gweithgaredd gwrthfacterol.
Mae Ffigur 1 yn dangos y diagram sgematig o weithgynhyrchu ffabrig cyfansawdd Ag/PVA/PP. Hynny yw, mae deunydd heb ei wehyddu PP yn cael ei drochi mewn toddiant cymysg o PVA a glwcos. Mae'r deunydd heb ei wehyddu wedi'i drwytho â PP yn cael ei sychu i drwsio'r addasydd a'r asiant lleihau i ffurfio haen selio. Mae'r ffabrig heb ei wehyddu polypropylen sych yn cael ei drochi mewn toddiant amonia arian i ddyddodi'r nanoronynnau arian yn eu lle. Mae crynodiad yr addasydd, y gymhareb molar o glwcos i amonia arian, crynodiad amonia arian a thymheredd yr adwaith yn effeithio ar wlybaniaeth nanoronynnau Ag. Mae Ffigur 2a yn dangos dibyniaeth ongl cyswllt dŵr y ffabrig Ag/PVA/PP ar grynodiad yr addasydd. Pan fydd crynodiad yr addasydd yn cynyddu o 0.5% pwysau i 1.0% pwysau, mae ongl cyswllt y ffabrig Ag/PVA/PP yn lleihau'n sylweddol; pan fydd crynodiad yr addasydd yn cynyddu o 1.0% pwysau i 2.0% pwysau, nid yw bron yn newid. Mae Ffigur 2b yn dangos delweddau SEM o ffibrau PP pur a ffabrigau Ag/PVA/PP wedi'u paratoi ar grynodiad amonia arian o 50 mM a chymhareb molar gwahanol o glwcos i amonia arian (1:1, 3:1, 5:1, a 9:1). . delwedd. ). Mae'r ffibr PP sy'n deillio o hyn yn gymharol llyfn. Ar ôl ei gapsiwleiddio â ffilm PVA, mae rhai ffibrau'n cael eu gludo at ei gilydd; Oherwydd dyddodiad nanoronynnau arian, mae'r ffibrau'n dod yn gymharol garw. Wrth i'r gymhareb molar o'r asiant lleihau i glwcos gynyddu, mae'r haen a ddyddodir o nanoronynnau arian yn tewhau'n raddol, ac wrth i'r gymhareb molar gynyddu i 5:1 a 9:1, mae nanoronynnau arian yn tueddu i ffurfio agregau. Mae delweddau macrosgopig a microsgopig o ffibr PP yn dod yn fwy unffurf, yn enwedig pan fo'r gymhareb molar o'r asiant lleihau i glwcos yn 5:1. Dangosir ffotograffau digidol o'r samplau cyfatebol a gafwyd ar 50 mM o amonia arian yn Ffigur S1.
Newidiadau yn ongl cyswllt dŵr ffabrig Ag/PVA/PP ar wahanol grynodiadau PVA (a), delweddau SEM o ffabrig Ag/PVA/PP a gafwyd ar grynodiad amonia arian o 50 mM a gwahanol gymhareb molar o glwcos ac amonia arian [(b))); (1) ffibr PP, (2) ffibr PVA/PP, (3) cymhareb molar 1:1, (4) cymhareb molar 3:1, (5) cymhareb molar 5:1, (6) cymhareb molar 9:1], patrwm diffractiad pelydr-X (c) a delwedd SEM (d) o ffabrig Ag/PVA/PP a gafwyd ar grynodiadau amonia arian: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM a (6) Ag/PP-30 mM. Tymheredd yr adwaith yw 60°C.
Yn Ffig. Mae Ffigur 2c yn dangos patrwm diffreithiant pelydr-X y ffabrig Ag/PVA/PP sy'n deillio o hyn. Yn ogystal â brig diffreithiant ffibr PP 37, mae pedwar brig diffreithiant ar 2θ = ∼ 37.8°, 44.2°, 64.1° a 77.3° yn cyfateb i (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), plân grisial (3 1 1) o nanoronynnau arian canolog ar yr wyneb ciwbig. Wrth i grynodiad amonia arian gynyddu o 5 i 90 mM, mae patrymau XRD Ag yn dod yn fwy miniog, yn gyson â chynnydd dilynol mewn crisialedd. Yn ôl fformiwla Scherrer, cyfrifwyd bod meintiau grawn nanoronynnau Ag a baratowyd gydag amonia arian 10 mM, 30 mM a 50 mM yn 21.3 nm, 23.3 nm a 26.5 nm, yn y drefn honno. Mae hyn oherwydd mai crynodiad amonia arian yw'r grym y tu ôl i'r adwaith lleihau i ffurfio arian metelaidd. Gyda chrynodiad cynyddol amonia arian, mae cyfradd niwcleiadu a thwf nanopartigau Ag yn cynyddu. Mae Ffigur 2d yn dangos y delweddau SEM o ffabrigau Ag/PVA/PP a gafwyd ar wahanol grynodiadau o amonia Ag. Ar grynodiad amonia arian o 30 mM, mae'r haen a adneuwyd o nanopartigau Ag yn gymharol homogenaidd. Fodd bynnag, pan fydd crynodiad amonia arian yn rhy uchel, mae unffurfiaeth yr haen dyddodiad NP Ag yn tueddu i leihau, a all fod oherwydd crynhoad cryf yn yr haen dyddodiad NP Ag. Yn ogystal, mae gan nanoronynnau arian ar yr wyneb ddau siâp: sfferig a chennog. Mae maint y gronynnau sfferig tua 20–80 nm, a maint ochrol y lamelar tua 100–300 nm (Ffigur S2). Mae haen dyddodiad nanopartigau Ag ar wyneb ffabrig PP heb ei addasu yn anwastad. Yn ogystal, mae cynyddu'r tymheredd yn hyrwyddo lleihau nanopartigau Ag (Ffig. S3), ond nid yw tymheredd adwaith rhy uchel yn hyrwyddo gwaddodiad detholus nanopartigau Ag.
Mae Ffigur 3a yn darlunio'n sgematig y berthynas rhwng crynodiad yr amonia arian, faint o arian a adneuwyd, a gweithgaredd gwrthfacteria'r ffabrig Ag/PVA/PP a baratowyd. Mae Ffigur 3b yn dangos patrymau gwrthfacteria'r samplau ar wahanol grynodiadau o amonia arian, a all adlewyrchu statws gwrthfacteria'r samplau'n uniongyrchol. Pan gynyddodd crynodiad yr amonia arian o 5 mM i 90 mM, cynyddodd faint o wlybaniaeth arian o 13.67 g/kg i 481.81 g/kg. Yn ogystal, wrth i faint y dyddodiad arian gynyddu, mae'r gweithgaredd gwrthfacteria yn erbyn E. coli yn cynyddu i ddechrau ac yna'n aros ar lefel uchel. Yn benodol, pan fydd crynodiad yr amonia arian yn 30 mM, faint o arian a adneuwyd yn y ffabrig Ag/PVA/PP sy'n deillio o hyn yw 67.62 g/kg, a'r gyfradd gwrthfacteria yw 99.99%. a dewiswch y sampl hon fel cynrychiolydd ar gyfer nodweddu strwythurol dilynol.
(a) Perthynas rhwng lefel y gweithgaredd gwrthfacterol a faint o haen Ag a gymhwysir a chrynodiad amonia arian; (b) Ffotograffau o blatiau diwylliant bacteriol a dynnwyd gyda chamera ddigidol yn dangos samplau gwag a samplau a baratowyd gan ddefnyddio 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM a 90 mM o amonia arian. Gweithgaredd gwrthfacterol ffabrig Ag/PVA/PP yn erbyn Escherichia coli
Mae Ffigur 4a yn dangos y sbectrwm FTIR/ATR o PP, PVA/PP, Ag/PP ac Ag/PVA/PP. Mae bandiau amsugno ffibr PP pur ar 2950 cm-1 a 2916 cm-1 oherwydd dirgryniad ymestyn anghymesur y grwpiau –CH3 a –CH2-, ac ar 2867 cm-1 a 2837 cm-1 maent oherwydd dirgryniad ymestyn cymesur y grwpiau –CH3 a –CH2 –. –CH3 a –CH2–. Priodolir y bandiau amsugno ar 1375 cm-1 a 1456 cm-1 i ddirgryniadau sifft anghymesur a chymesur o –CH338.39. Mae sbectrwm FTIR ffibr Ag/PP yn debyg i sbectrwm ffibr PP. Yn ogystal â band amsugno PP, priodolir y brig amsugno newydd ar 3360 cm-1 o ffabrigau PVA/PP ac Ag/PVA/PP i ymestyn y bond hydrogen o'r grŵp –OH. Mae hyn yn dangos bod PVA wedi'i roi'n llwyddiannus ar wyneb ffibr polypropylen. Yn ogystal, mae brig amsugno hydroxyl ffabrig Ag/PVA/PP ychydig yn wannach na brig ffabrig PVA/PP, a allai fod oherwydd cydlyniad rhai grwpiau hydroxyl ag arian.
Sbectrwm FT-IR (a), cromlin TGA (b) a sbectrwm mesur XPS (c) o PP pur, ffabrig PVA/PP a ffabrig Ag/PVA/PP, a sbectrwm C1s o ffabrig PP pur (d), PVA/PP (e) a chopa 3d Ag (f) o ffabrig Ag/PVA/PP.
Yn Ffig. Mae Ffigur 4c yn dangos sbectrwm XPS ffabrigau PP, PVA/PP, ac Ag/PVA/PP. Gellir priodoli'r signal O 1s gwan o ffibr polypropylen pur i'r elfen ocsigen sydd wedi'i amsugno ar yr wyneb; priodolir brig C 1s ar 284.6 eV i CH a CC (gweler Ffigur 4d). O'i gymharu â ffibr PP pur, mae ffabrig PVA/PP (Ffig. 4e) yn dangos perfformiad uchel ar 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H), 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H) a 288.5 eV (H–C=O)38. Yn ogystal, gellir brasamcanu sbectrwm O 1s ffabrig PVA/PP gan ddau gopa ar 532.3 eV a 533.2 eV41 (Ffig. S4), mae'r copaon C 1s hyn yn cyfateb i C–OH a H–C=O (grwpiau hydroxyl PVA a grŵp glwcos aldehyd), sy'n gyson â'r data FTIR. Mae'r ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP yn cadw sbectrwm O 1s C-OH (532.3 eV) a HC=O (533.2 eV) (Ffig. S5), sy'n cynnwys 65.81% (canran atomig) C, 22.89.% O ac 11.31% Ag (Ffig. S4). Yn benodol, mae copaon Ag 3d5/2 ac Ag 3d3/2 ar 368.2 eV a 374.2 eV (Ffig. 4f) yn profi ymhellach bod NPs Ag wedi'u dopio ar wyneb ffabrig heb ei wehyddu PVA/PP42.
Mae cromliniau TGA (Ffig. 4b) ffabrig PP pur, Ag/PP, a ffabrig Ag/PVA/PP yn dangos eu bod yn mynd trwy brosesau dadelfennu thermol tebyg, ac mae dyddodiad NPs Ag yn arwain at gynnydd bach yn nhymheredd diraddio thermol ffibrau PP. Ffibrau PVA/PP (o 480 °C (ffibrau PP) i 495 °C), o bosibl oherwydd ffurfio rhwystr Ag43. Ar yr un pryd, roedd symiau gweddilliol samplau pur o PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 ac Ag/PP-W50 ar ôl gwresogi ar 800 °C yn 1.32%, 16.26% a 13.86%. % yn y drefn honno, 9.88% a 2.12% (mae'r ôl-ddodiad W50 yma'n cyfeirio at 50 cylch golchi). Priodolir gweddill y PP pur i amhureddau, a gweddill y samplau sy'n weddill i nanoronynnau arian, a dylai'r gwahaniaeth yn swm gweddilliol y samplau sydd wedi'u llwytho ag arian fod oherwydd gwahanol symiau o nanoronynnau arian a lwythwyd arnynt. Yn ogystal, ar ôl golchi ffabrig Ag/PP 50 gwaith, gostyngwyd y cynnwys arian gweddilliol 94.65%, a gostyngwyd cynnwys arian gweddilliol ffabrig Ag/PVA/PP tua 31.74%. Mae hyn yn dangos y gall cotio amgáu PVA wella adlyniad AgNPs i'r matrics PP yn effeithiol.
Er mwyn gwerthuso cysur gwisgo, mesurwyd athreiddedd aer a chyfradd trosglwyddo anwedd dŵr y ffabrig polypropylen a baratowyd. Yn gyffredinol, mae anadlu yn gysylltiedig â chysur thermol y defnyddiwr, yn enwedig mewn amgylcheddau poeth a llaith44. Fel y dangosir yn Ffigur 5a, mae athreiddedd aer PP pur yn 2050 mm/s, ac ar ôl addasu PVA mae'n gostwng i 856 mm/s. Mae hyn oherwydd bod y ffilm PVA a ffurfiwyd ar wyneb y ffibr PP a'r rhan wehyddu yn helpu i leihau'r bylchau rhwng y ffibrau. Ar ôl rhoi NPs Ag ar waith, mae athreiddedd aer y ffabrig PP yn cynyddu oherwydd y defnydd o orchudd PVA wrth roi NPs Ag ar waith. Yn ogystal, mae anadlu ffabrigau Ag/PVA/PP yn tueddu i leihau wrth i grynodiad amonia arian gynyddu o 10 i 50 mmol. Gall hyn fod oherwydd y ffaith bod trwch y dyddodiad arian yn cynyddu gyda chrynodiad amonia arian yn cynyddu, sy'n helpu i leihau nifer y mandyllau a'r tebygolrwydd y bydd anwedd dŵr yn mynd drwyddynt.
(a) Athreiddedd aer ffabrigau Ag/PVA/PP a baratowyd gyda gwahanol grynodiadau o amonia arian; (b) Trosglwyddiad anwedd dŵr ffabrigau Ag/PVA/PP a baratowyd gyda gwahanol grynodiadau o amonia arian; (c) Amrywiol addaswyr Cromlin tynnol Ffabrig Ag/PVA/PP a gafwyd ar wahanol grynodiadau; (d) Cromlin tynnol ffabrig Ag/PVA/PP a gafwyd ar wahanol grynodiadau o amonia arian (dangosir hefyd ffabrig Ag/PVA/PP a gafwyd ar grynodiad amonia arian o 30 mM) (Cymharwch gromliniau tynnol ffabrigau PP ar ôl 40 cylch golchi).
Mae cyfradd trosglwyddo anwedd dŵr yn ddangosydd pwysig arall o gysur thermol ffabrig45. Mae'n ymddangos bod athreiddedd lleithder ffabrigau yn cael ei ddylanwadu'n bennaf gan anadlu a phriodweddau arwyneb. Hynny yw, mae athreiddedd aer yn dibynnu'n bennaf ar nifer y mandyllau; mae priodweddau arwyneb yn effeithio ar athreiddedd lleithder grwpiau hydroffilig trwy amsugno-tryliad-dadamsugno moleciwlau dŵr. Fel y dangosir yn Ffigur 5b, mae athreiddedd lleithder ffibr PP pur yn 4810 g/(m2·24awr). Ar ôl selio â gorchudd PVA, mae nifer y tyllau yn y ffibr PP yn lleihau, ond mae athreiddedd lleithder y ffabrig PVA/PP yn cynyddu i 5070 g/(m2·24awr), gan fod ei athreiddedd lleithder yn cael ei bennu'n bennaf gan briodweddau'r arwyneb, nid mandyllau. Ar ôl dyddodi AgNPs, cynyddodd athreiddedd lleithder ffabrig Ag/PVA/PP ymhellach. Yn benodol, yr uchafswm athreiddedd lleithder mewn ffabrig Ag/PVA/PP a geir ar grynodiad amonia arian o 30 mM yw 10300 g/(m2·24awr). Ar yr un pryd, gall gwahanol athreiddedd lleithder ffabrigau Ag/PVA/PP a geir ar wahanol grynodiadau o amonia arian fod yn gysylltiedig â gwahaniaethau yn nhrwch yr haen dyddodiad arian a nifer ei mandyllau.
Mae priodweddau mecanyddol ffabrigau yn dylanwadu'n gryf ar eu hoes gwasanaeth, yn enwedig fel deunyddiau ailgylchadwy46. Mae Ffigur 5c yn dangos y gromlin straen tynnol ar gyfer ffabrig Ag/PVA/PP. Dim ond 2.23 MPa yw cryfder tynnol PP pur, tra bod cryfder tynnol ffabrig PVA/PP 1% pwysau yn cynyddu'n sylweddol i 4.56 MPa, sy'n dangos bod amgáu ffabrig PVA PP yn helpu i wella ei briodweddau mecanyddol yn sylweddol. Mae cryfder tynnol ac ymestyniad wrth dorri ffabrig PVA/PP yn cynyddu gyda chrynodiad cynyddol o addasydd PVA oherwydd gall y ffilm PVA dorri'r straen a chryfhau'r ffibr PP. Fodd bynnag, pan fydd crynodiad yr addasydd yn cynyddu i 1.5% pwysau, mae PVA gludiog yn gwneud y ffabrig polypropylen yn stiff, sy'n effeithio'n ddifrifol ar gysur gwisgo.
O'i gymharu â ffabrigau PP pur a PVA/PP, mae cryfder tynnol ac ymestyniad wrth dorri ffabrigau Ag/PVA/PP wedi'u gwella ymhellach oherwydd gall nanoronynnau Ag sydd wedi'u dosbarthu'n unffurf ar wyneb ffibrau PP ddosbarthu'r llwyth47,48. Gellir gweld bod cryfder tynnol ffibr Ag/PP yn uwch na chryfder PP pur, gan gyrraedd 3.36 MPa (Ffig. 5d), sy'n cadarnhau effaith gref a chryfhau nanoparthau arian. Yn benodol, mae'r ffabrig Ag/PVA/PP a gynhyrchir ar grynodiad amonia arian o 30 mM (yn lle 50 mM) yn arddangos cryfder tynnol ac ymestyniad mwyaf wrth dorri, sydd o hyd oherwydd dyddodiad unffurf nanoparthau arian yn ogystal â'r dyddodiad unffurf. Agregiad nanoparthau arian o dan amodau crynodiad uchel o amonia arian. Yn ogystal, ar ôl 40 cylch golchi, gostyngodd cryfder tynnol ac ymestyniad wrth dorri ffabrig Ag/PVA/PP a baratowyd ar grynodiad amonia arian o 30 mM 32.7% a 26.8%, yn y drefn honno (Ffig. 5d), a all fod yn gysylltiedig â cholled fach o nanoronynnau arian a adneuwyd ar ôl hyn.
Mae Ffigurau 6a a b yn dangos ffotograffau camera digidol o ffabrig Ag/PVA/PP a ffabrig Ag/PP ar ôl golchi am 0, 10, 20, 30, 40, a 50 cylch ar grynodiad amonia arian o 30 mM. Mae ffabrig Ag/PVA/PP llwyd tywyll a ffabrig Ag/PP yn troi'n llwyd golau yn raddol ar ôl golchi; ac nid yw'n ymddangos bod newid lliw'r cyntaf yn ystod golchi mor ddifrifol â newid lliw'r ail. Yn ogystal, o'i gymharu â ffabrig Ag/PP, gostyngodd cynnwys arian ffabrig Ag/PVA/PP yn gymharol araf ar ôl golchi; ar ôl golchi 20 gwaith neu fwy, cadwodd y cyntaf gynnwys arian uwch na'r olaf (Ffig. 6c). Mae hyn yn dangos y gall amgáu ffibrau PP gyda gorchudd PVA wella adlyniad NPs Ag i ffibrau PP yn sylweddol. Mae Ffigur 6d yn dangos delweddau SEM o ffabrig Ag/PVA/PP a ffabrig Ag/PP ar ôl golchi am 10, 40, a 50 cylch. Mae ffabrigau Ag/PVA/PP yn colli llai o NPs Ag yn ystod golchi na ffabrigau Ag/PP, unwaith eto oherwydd bod y cotio amgáu PVA yn helpu i wella adlyniad NPs Ag i ffibrau PP.
(a) Ffotograffau o ffabrig Ag/PP a dynnwyd gyda chamera ddigidol (a dynnwyd ar grynodiad amonia arian o 30 mM) ar ôl golchi am 0, 10, 20, 30, 40 a 50 cylch (1-6); (b) Ffotograffau Ag/PVA/PP o ffabrigau a dynnwyd gyda chamera ddigidol (a dynnwyd ar grynodiad amonia arian o 30 mM) ar ôl golchi am 0, 10, 20, 30, 40 a 50 cylch (1-6); (c) Newidiadau yng nghynnwys arian y ddau ffabrig ar draws cylchoedd golchi; (d) Delweddau SEM o ffabrig Ag/PVA/PP (1-3) a ffabrig Ag/PP (4-6) ar ôl 10, 40 a 50 cylch golchi.
Mae Ffigur 7 yn dangos y gweithgaredd gwrthfacterol a ffotograffau camera digidol o ffabrigau Ag/PVA/PP yn erbyn E. coli ar ôl 10, 20, 30 a 40 cylch golchi. Ar ôl 10 ac 20 golchiad, arhosodd perfformiad gwrthfacterol ffabrigau Ag/PVA/PP ar 99.99% a 99.93%, gan ddangos gweithgaredd gwrthfacterol rhagorol. Gostyngodd lefel gwrthfacterol ffabrig Ag/PVA/PP ychydig ar ôl 30 a 40 gwaith o olchi, a oedd oherwydd colli AgNPs ar ôl golchi tymor hir. Fodd bynnag, dim ond 80.16% yw cyfradd gwrthfacterol ffabrig Ag/PP ar ôl 40 golchiad. Mae'n amlwg bod effaith gwrthfacterol ffabrig Ag/PP ar ôl 40 cylch golchi yn llawer llai nag effaith ffabrig Ag/PVA/PP.
(a) Lefel gweithgaredd gwrthfacteria yn erbyn E. coli. (b) I gymharu, dangosir hefyd ffotograffau o'r ffabrig Ag/PVA/PP a dynnwyd gyda chamera ddigidol ar ôl golchi'r ffabrig Ag/PP ar grynodiad amonia arian o 30 mM am 10, 20, 30, 40 a 40 cylch.
Yn Ffig. Mae Ffigur 8 yn dangos yn sgematig sut mae ffabrig Ag/PVA/PP ar raddfa fawr yn cael ei gynhyrchu gan ddefnyddio llwybr rholio-i-rholio dau gam. Hynny yw, cafodd y toddiant PVA/glwcos ei socian yn ffrâm y rholio am gyfnod penodol o amser, yna ei dynnu allan, ac yna ei drwytho â thoddiant amonia arian yn yr un modd i gael ffabrig Ag/PVA/PP. (Ffig. 8a). Mae'r ffabrig Ag/PVA/PP sy'n deillio o hyn yn dal i gadw gweithgaredd gwrthfacteria rhagorol hyd yn oed os caiff ei adael am flwyddyn. Ar gyfer paratoi ffabrigau Ag/PVA/PP ar raddfa fawr, cafodd y ffabrigau heb eu gwehyddu PP sy'n deillio o hyn eu trwytho mewn proses rholio barhaus ac yna eu pasio trwy doddiant PVA/glwcos a thoddiant amonia arian yn olynol a'u prosesu. dau ddull. Fideos ynghlwm. Rheolir yr amser trwytho trwy addasu cyflymder y rholer, a rheolir faint o doddiant sydd wedi'i amsugno trwy addasu'r pellter rhwng y rholeri (Ffig. 8b), a thrwy hynny gael y ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP targed o faint mawr (50 cm × 80 cm). ) a rholer casglu. Mae'r broses gyfan yn syml ac yn effeithlon, sy'n ffafriol i gynhyrchu ar raddfa fawr.
Diagram sgematig o gynhyrchu cynhyrchion targed mawr (a) a diagram sgematig o'r broses rholio ar gyfer cynhyrchu deunyddiau heb eu gwehyddu Ag/PVA/PP (b).
Cynhyrchir ffabrigau heb eu gwehyddu PVA/PP sy'n cynnwys arian gan ddefnyddio technoleg dyddodiad cyfnod hylif in-situ syml ynghyd â'r llwybr rholio-i-rholio. O'i gymharu â ffabrig PP a ffabrig PVA/PP, mae priodweddau mecanyddol y ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP a baratowyd yn gwella'n sylweddol oherwydd gall yr haen selio PVA wella adlyniad NPs Ag i ffibrau PP yn sylweddol. Yn ogystal, gellir rheoli faint o PVA a chynnwys NPs arian yn y ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP yn dda trwy addasu crynodiadau'r toddiant PVA/glwcos a'r toddiant amonia arian. Yn benodol, dangosodd ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP a baratowyd gan ddefnyddio toddiant amonia arian 30 mM y priodweddau mecanyddol gorau a chadw gweithgaredd gwrthfacterol rhagorol yn erbyn E. coli hyd yn oed ar ôl 40 cylch golchi, gan ddangos potensial gwrth-baeddu da. Deunydd heb ei wehyddu PP. O'i gymharu â data llenyddiaeth arall, dangosodd y ffabrigau a gafwyd gennym gan ddefnyddio dulliau symlach wrthwynebiad gwell i olchi. Yn ogystal, mae gan y ffabrig heb ei wehyddu Ag/PVA/PP sy'n deillio o hyn athreiddedd lleithder a chysur gwisgo delfrydol, a all hwyluso ei gymhwysiad mewn cymwysiadau diwydiannol.
Cynhwyswch yr holl ddata a gafwyd neu a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth hon (a'u ffeiliau gwybodaeth ategol).
Russell, SM et al. Biosynhwyryddion i frwydro yn erbyn storm cytocin COVID-19: heriau o'n blaenau. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V a Harkey A. COVID-19 ac ymatebion aml-organ. cyfredol. cwestiwn. calon. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Mae amcangyfrifon o nifer yr achosion o goronafeirws yn 2019 yn Tsieina wedi'u haddasu yn ôl cam a rhanbarthau endemig. blaen. meddygaeth. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Deunydd cyfansawdd ffabrig polypropylen heb ei wehyddu hyblyg, uwch-hydroffobig a dargludol iawn ar gyfer amddiffyn rhag ymyrraeth electromagnetig. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Datblygu ffilmiau nano-gyfansawdd polyacrylonitrile/arian amlswyddogaethol: gweithgaredd gwrthfacterol, gweithgaredd catalytig, dargludedd, amddiffyniad UV a synwyryddion SERS gweithredol. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U a Parajuli N. Ymchwil gyfredol ar nanoronynnau arian: synthesis, nodweddu a chymwysiadau. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Proses syml ar gyfer paratoi inc dargludol sy'n seiliedig ar arian a'i roi ar arwynebau sy'n ddethol amledd. Nanotechnoleg 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Mae polymerau hyperganghennog yn galluogi defnyddio nanoronynnau arian fel sefydlogwyr ar gyfer argraffu incjet cylchedau hyblyg. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P a Kawasaki HJML Rhwydweithiau gwythiennau dail dargludol a gynhyrchwyd trwy hunan-gydosod nanoronynnau arian ar gyfer cymwysiadau posibl mewn synwyryddion hyblyg. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosfferau a rhesi silica wedi'u haddurno â nanoronynnau arian fel swbstradau posibl ar gyfer gwasgariad Raman wedi'i wella arwyneb. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Synhwyrydd gwasgariad Raman wedi'i wella gan arwyneb hyblyg ar raddfa fawr (SERS) gyda sefydlogrwydd signal uchel ac unffurfiaeth. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Mae heterostrwythur hierarchaidd o nanorodau ffwleren wedi'u haddurno â nanoronynnau arian (Ag-FNRs) yn gwasanaethu fel swbstrad SERS annibynnol ar ronynnau sengl effeithiol. ffiseg. Cemegol. Cemegol. ffiseg. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE ac Ahmed, HB Astudiaeth gymharol o nanostrwythurau sy'n seiliedig ar agar homometallig a heterometallig yn ystod diraddio wedi'i gatalyddu gan lifyn. rhyngwladoldeb. J. Biol. Moleciwlau mawr. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS ac Ahmed, HB Nanogatalysis sy'n ddibynnol ar fetelau ar gyfer lleihau llygryddion aromatig. Dydd Mercher. y wyddoniaeth. llygru. adnodd. rhyngwladoldeb. 27, 6459–6475 (2020).
Nanostrwythurau triphlyg craidd-plisgyn (Ag-Au-Pd) Ahmed HB ac Emam HE wedi'u tyfu o hadau ar dymheredd ystafell ar gyfer puro dŵr posibl. polymer. test. 89, 106720 (2020).
Amser postio: Tach-26-2023