Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De ferzje fan 'e browser dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste resultaten advisearje wy in nijere ferzje fan jo browser te brûken (of de kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, werjaan wy de side sûnder styling of JavaScript.
Tsjintwurdich binne funksjonele stoffen mei antibakteriële eigenskippen populêrder. Kosteneffektive produksje fan funksjonele stoffen mei duorsume en konsekwinte prestaasjes bliuwt lykwols in útdaging. Polyvinylalkohol (PVA) waard brûkt om polypropyleen (PP) non-woven stof te modifisearjen, en doe waarden sulveren nanopartikels (AgNP's) in situ ôfset om PVA-modifisearre AgNP's-laden PP (oantsjutten as AgNP's) /PVA/PP) stof te produsearjen. Ynkapseling fan PP-vezels mei PVA-coating helpt om de adhesion fan laden Ag NP's oan PP-vezels signifikant te ferbetterjen, en Ag/PVA/PP non-wovens litte signifikant ferbettere meganyske eigenskippen en wjerstân tsjin Escherichia coli (oantsjutten as E. coli) sjen. Yn 't algemien hat Ag/PVA/PP non-woven stof produsearre mei in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM bettere meganyske eigenskippen, en de antibakteriële beskermingsgraad tsjin E. coli berikt 99,99%. De stof behâldt noch altyd poerbêste antibakteriële aktiviteit nei 40 waskbeurten en hat de potinsje foar werhelle gebrûk. Derneist hat Ag/PVA/PP net-woven stof in breed tapassingsperspektyf yn 'e yndustry fanwegen syn goede loft- en fochtpermeabiliteit. Derneist hawwe wy ek in rol-nei-rol-technology ûntwikkele en foarriedige ûndersiken útfierd om de mooglikheid fan dizze metoade te testen.
Mei de ferdjipjende ekonomyske globalisaasje hawwe grutskalige befolkingsferhuzingen de mooglikheid fan firusoerdracht sterk fergrutte, wat goed ferklearret wêrom't it nije coronavirus sa'n sterke mooglikheid hat om him oer de hiele wrâld te fersprieden en lestich te foarkommen is1,2,3. Yn dizze sin is der in driuwende needsaak om nije antibakteriële materialen te ûntwikkeljen, lykas polypropyleen (PP) non-wovens, as medyske beskermingsmaterialen. Polypropyleen non-woven stof hat de foardielen fan lege tichtheid, gemyske inertheid en lege kosten4, mar hat gjin antibakteriële fermogen, koarte libbensdoer en lege beskermingseffisjinsje. Dêrom is it fan grut belang om antibakteriële eigenskippen te jaan oan PP non-woven materialen.
As in âld antibakteriële agint hat sulver fiif stadia fan ûntwikkeling trochmakke: kolloïdale sulveroplossing, sulversulfadiazine, sulversâlt, proteïnesulver en nanosulver. Sulveren nanopartikels wurde hieltyd faker brûkt yn fjilden lykas medisinen5,6, konduktiviteit7,8,9, oerflakferbettere Raman-fersprieding10,11,12, katalytyske degradaasje fan kleurstoffen13,14,15,16 ensfh. Benammen sulveren nanopartikels (AgNP's) hawwe foardielen boppe tradisjonele antimikrobiële aginten lykas metaalsâlt, kwaternêre ammoniumferbiningen en triclosan fanwegen har fereaske baktearjele wjerstân, stabiliteit, lege kosten en miljeu-akseptabiliteit17,18,19. Derneist kinne sulveren nanopartikels mei in grut spesifyk oerflak en hege antibakteriële aktiviteit wurde hechte oan wollen stoffen20, katoenen stoffen21,22, polyesterstoffen en oare stoffen om kontroleare, oanhâldende frijlitting fan antibakteriële sulverpartikels23,24 te berikken. Dit betsjut dat troch it ynkapseljen fan AgNP's it mooglik is om PP-stoffen mei antibakteriële aktiviteit te meitsjen. PP-nonwovens hawwe lykwols gjin funksjonele groepen en hawwe in lege polariteit, wat net geunstich is foar de ynkapseling fan AgNP's. Om dit neidiel te oerwinnen, hawwe guon ûndersikers besocht Ag-nanopartikels op it oerflak fan PP-stoffen ôf te setten mei ferskate modifikaasjemetoaden, ynklusyf plasmaspuiten26,27, strielingstransplantaasje28,29,30,31 en oerflakcoating32. Bygelyks, Goli et al. [33] yntrodusearren in proteïnecoating op it oerflak fan PP-nonwoven stof, wêrby't de aminosoeren oan 'e periferie fan' e proteïnelaach kinne tsjinje as ankerpunten foar de binding fan AgNP's, wêrtroch goede antibakteriële eigenskippen berikt wurde. Li en kollega's34 fûnen dat N-isopropylacrylamide en N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride, tegearre transplantearre troch ultraviolet (UV) etsen, sterke antimikrobiële aktiviteit lieten sjen, hoewol it UV-etsproses kompleks is en de meganyske eigenskippen kin ferleegje. fezels. Oliani et al. makken Ag NP's-PP-gelfilms mei poerbêste antibakteriële aktiviteit troch suvere PP foar te behanneljen mei gammabestraling; har metoade wie lykwols ek kompleks. Dêrom bliuwt it in útdaging om effisjint en maklik recyclebere polypropyleen non-wovens te produsearjen mei de winske antimikrobiële aktiviteit.
Yn dizze stúdzje wurdt polyvinylalkohol, in miljeufreonlik en goedkeap membraanmateriaal mei goed filmfoarmjend fermogen, hege hydrofilisiteit en poerbêste fysike en gemyske stabiliteit, brûkt om polypropyleenstoffen te modifisearjen. Glukoaze wurdt brûkt as in reduksjemiddel36. In tanimming fan 'e oerflakte-enerzjy fan 'e modifisearre PP befoarderet de selektive ôfsetting fan AgNP's. Yn ferliking mei suvere PP-stof liet de tariede Ag/PVA/PP-stof goede recycleberens, poerbêste antibakteriële aktiviteit tsjin E. coli, goede meganyske eigenskippen sels nei 40 wasksyklusen, en wichtige ademend fermogen, seks- en fochtpermeabiliteit sjen.
De PP nonwoven stof mei in spesifike swiertekrêft fan 25 g/m2 en in dikte fan 0,18 mm waard levere troch Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Sina) en snien yn platen fan 5 × 5 cm2. Sulvernitraat (99,8%; AR) waard kocht fan Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Sina). Glukoaze waard kocht fan Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Sina). Polyvinylalkohol (reagens fan yndustriële kwaliteit) waard kocht fan Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Sina). Deionisearre wetter waard brûkt as oplosmiddel of spielmiddel en waard taret yn ús laboratoarium. Nutrient agar en bouillon waarden kocht fan Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Peking, Sina). E. coli-stam (ATCC 25922) waard kocht fan Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Sina).
It resultearjende PP-weefsel waard 15 minuten mei ultragelûd yn ethanol wosken. De resultearjende PVA waard tafoege oan wetter en 2 oeren ferwaarme by 95 °C om in wetterige oplossing te krijen. Dêrnei waard glukoaze oplost yn 10 ml PVA-oplossing mei in massafraksje fan 0,1%, 0,5%, 1,0% en 1,5%. De suvere polypropyleen non-woven stof waard ûnderdompele yn in PVA/glukoaze-oplossing en 1 oere ferwaarme by 60 °C. Nei't it ferwaarmjen foltôge is, wurdt de PP-impregnearre non-woven stof út 'e PVA/glukoaze-oplossing helle en 0,5 oeren by 60 °C droege om in PVA-film op it oerflak fan it web te foarmjen, wêrtroch in PVA/PP-komposittekstyl ûntstiet.
Sulvernitraat wurdt oplost yn 10 ml wetter ûnder konstant roeren by keamertemperatuer en ammoniak wurdt dripkes foar drip tafoege oant de oplossing feroaret fan helder nei brún en wer helder om in sulveren ammoniakoplossing (5–90 mM) te krijen. Plak PVA/PP non-woven stof yn 'e sulveren ammoniakoplossing en ferwaarmje it 1 oere by 60 °C om Ag-nanopartikels in situ op it oerflak fan 'e stof te foarmjen, spielje it dan trije kear mei wetter en droegje it 0,5 oere by 60 °C om Ag/PVA/PP gearstalde stof te krijen.
Nei foarriedige eksperiminten hawwe wy yn it laboratoarium rol-oan-rol-apparatuer boud foar grutskalige produksje fan gearstalde stoffen. De rollen binne makke fan PTFE om neidielige reaksjes en fersmoarging te foarkommen. Tidens dit proses kinne de impregnaasjetiid en de hoemannichte adsorbearre oplossing wurde kontroleare troch de snelheid fan 'e rollen en de ôfstân tusken de rollen oan te passen om de winske Ag/PVA/PP-gearstalde stof te krijen.
De morfology fan it weefseloerflak waard bestudearre mei in VEGA3-scanelektronenmikroskoop (SEM; Japan Electronics, Japan) by in fersnellingsspanning fan 5 kV. De kristalstruktuer fan sulveren nanopartikels waard analysearre troch röntgendiffraksje (XRD; Bruker, D8 Advanced, Dútslân; Cu Kα-strieling, λ = 0.15418 nm; spanning: 40 kV, stroom: 40 mA) yn it berik fan 10–80°. 2θ. In Fourier-transformearre ynfrareadspektrometer (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) waard brûkt om de gemyske skaaimerken fan oerflakmodifisearre polypropyleenstof te analysearjen. It PVA-modifikatorgehalte fan Ag/PVA/PP-kompositstoffen waard metten troch thermogravimetryske analyze (TGA; Mettler Toledo, Switserlân) ûnder in stikstofstream. Induktyf keppele plasmamassaspektrometry (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) waard brûkt om it sulvergehalte fan Ag/PVA/PP-kompositstoffen te bepalen.
De loftpermeabiliteit en wetterdamptransmissiesnelheid fan Ag/PVA/PP-kompositstof (spesifikaasje: 78 × 50 cm2) waarden metten troch in testburo fan tredden (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) yn oerienstimming mei GB/T. 5453-1997 en GB/T 12704.2-2009. Foar elk stekproef wurde tsien ferskillende punten selektearre foar testen, en de gegevens dy't troch it buro levere wurde, binne it gemiddelde fan 'e tsien punten.
De antibakteriële aktiviteit fan Ag/PVA/PP-kompositstof waard metten neffens de Sineeske noarmen GB/T 20944.1-2007 en GB/T 20944.3- mei de agarplaatdiffúzjemetoade (kwalitative analyze) en de skodflesmetoade (kwantitative analyze). . respektivelik yn 2008. De antibakteriële aktiviteit fan Ag/PVA/PP-kompositstof tsjin Escherichia coli waard bepaald by ferskate wasktiden. Foar de agarplaatdiffúzjemetoade wurdt de test Ag/PVA/PP-kompositstof mei in pons yn in skiif (diameter: 8 mm) ponsd en befestige oan in agar-petriskûtel ynintingd mei Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) en dan ynkubearre by 37 °C en 56% relative fochtigens foar sawat 24 oeren. De sône fan ynhibysje waard fertikaal analysearre fan it sintrum fan 'e skiif oant de binnenste omtrek fan' e omlizzende koloanjes. Mei help fan de skodkolfmetoade waard in platte plaat fan 2 × 2 cm2 taret fan 'e testte Ag/PVA/PP-kompositstof en autoklavearre yn in bouillonomjouwing by 121 °C en 0,1 MPa foar 30 minuten. Nei it autoklavearjen waard it stekproef ûnderdompele yn in 5-mL Erlenmeyer-kolf mei 70 mL bouillonkultueroplossing (suspensjekonsintraasje 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) en doe ynkubearre by in oscillearjende temperatuer fan 150 °C. rpm en 25 °C foar 18 oeren. Nei it skodzjen, sammelje in bepaalde hoemannichte baktearjesuspensje en ferdun it tsien kear. Sammelje de fereaske hoemannichte ferdunde baktearjesuspensje, ferspried it op agarmedium en kweek by 37 °C en 56% relative fochtigens foar 24 oeren. De formule foar it berekkenjen fan antibakteriële effektiviteit is: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), wêrby't C en A respektivelik it oantal koloanjes nei 24 oeren binne. Kultivearre yn kontrôlegroep en Ag/PVA/PP-kompositweefsel.
De duorsumens fan Ag/PVA/PP-kompositstoffen waard evaluearre troch waskjen neffens ISO 105-C10:2006.1A. Tidens it waskjen, dompelje de test Ag/PVA/PP-kompositstof (30x40mm2) ûnder yn in wetterige oplossing mei kommersjeel waskmiddel (5.0g/L) en waskje it mei 40±2 rpm en 40±5 rpm/min. hege snelheid. °C 10, 20, 30, 40 en 50 syklusen. Nei it waskjen wurdt de stof trije kear mei wetter spield en 30 minuten droege by in temperatuer fan 50-60 °C. De feroaring yn sulvergehalte nei it waskjen waard metten om de mjitte fan antibakteriële aktiviteit te bepalen.
Figuer 1 lit it skematyske diagram sjen fan 'e fabrikaazje fan Ag/PVA/PP-kompositstof. Dat wol sizze, PP-non-woven materiaal wurdt ûnderdompele yn in mingde oplossing fan PVA en glukoaze. It PP-impregnearre non-woven materiaal wurdt droege om de modifikator en reduksjemiddel te fixearjen om in fersegelingslaach te foarmjen. De droege polypropyleen non-woven stof wurdt ûnderdompele yn in sulveren ammoniakoplossing om de sulveren nanopartikels in situ ôf te setten. De konsintraasje fan 'e modifikator, de molferhâlding fan glukoaze ta sulveren ammoniak, de konsintraasje fan sulveren ammoniak en de reaksjetemperatuer beynfloedzje de delslach fan Ag NP's. Dit binne wichtige faktoaren. Figuer 2a lit de ôfhinklikens sjen fan 'e wetterkontakthoeke fan 'e Ag/PVA/PP-stof fan 'e modifikatorkonsintraasje. As de modifikatorkonsintraasje tanimt fan 0,5 gewichtsprosent nei 1,0 gewichtsprosent, nimt de kontakthoeke fan 'e Ag/PVA/PP-stof signifikant ôf; as de modifikatorkonsintraasje tanimt fan 1,0 gewichtsprosent nei 2,0 gewichtsprosent, feroaret it praktysk net. Figuer 2b lit SEM-ôfbyldings sjen fan suvere PP-fezels en Ag/PVA/PP-stoffen dy't taret binne mei in konsintraasje fan 50 mM sulveren ammoniak en ferskillende molferhâldingen fan glukoaze oant sulveren ammoniak (1:1, 3:1, 5:1, en 9:1). . ôfbylding. ). De resultearjende PP-fezel is relatyf glêd. Nei ynkapseling mei PVA-film wurde guon fezels oaninoar lijm; Troch de ôfsetting fan sulveren nanopartikels wurde de fezels relatyf rûch. As de molferhâlding fan it reduksjemiddel ta glukoaze tanimt, wurdt de ôfsette laach fan Ag NP's stadichoan dikker, en as de molferhâlding tanimt nei 5:1 en 9:1, hawwe Ag NP's de neiging om aggregaten te foarmjen. Makroskopyske en mikroskopyske ôfbyldings fan PP-fezels wurde unifoarmer, foaral as de molferhâlding fan reduksjemiddel ta glukoaze 5:1 is. Digitale foto's fan 'e oerienkommende samples krigen by 50 mM sulveren ammoniak wurde werjûn yn figuer S1.
Feroarings yn 'e wetterkontakthoeke fan Ag/PVA/PP-stof by ferskate PVA-konsintraasjes (a), SEM-ôfbyldings fan Ag/PVA/PP-stof krigen by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 50 mM en ferskate molferhâldingen fan glukoaze en sulveren ammoniak [(b))); (1) PP-faser, (2) PVA/PP-faser, (3) molferhâlding 1:1, (4) molferhâlding 3:1, (5) molferhâlding 5:1, (6) molferhâlding 9:1], röntgendiffraksjepatroan (c) en SEM-ôfbylding (d) fan Ag/PVA/PP-stof krigen by sulveren ammoniakkonsintraasjes: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM en (6) Ag/PP-30 mM. De reaksjetemperatuer is 60 °C.
Yn Fig. Fig. 2c toant it röntgendiffraksjepatroan fan 'e resultearjende Ag/PVA/PP-stof. Neist de diffraksjepiek fan PP-fezels 37 komme fjouwer diffraksjepiken by 2θ = ∼ 37,8°, 44,2°, 64,1° en 77,3° oerien mei (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), kristalflak (3 1 1) fan kubike flak-sintraal sulveren nanopartikels. As de sulveren ammoniakkonsintraasje tanimt fan 5 nei 90 mM, wurde de XRD-patroanen fan Ag skerper, wat oerienkomt mei in lettere tanimming fan kristalliniteit. Neffens de formule fan Scherrer waarden de korrelgruttes fan Ag-nanopartikels taret mei 10 mM, 30 mM en 50 mM sulveren ammoniak berekkene op respektivelik 21,3 nm, 23,3 nm en 26,5 nm. Dit komt om't de sulveren ammoniakkonsintraasje de driuwende krêft is efter de reduksjereaksje om metallysk sulver te foarmjen. Mei tanimmende konsintraasje fan sulveren ammoniak nimt de snelheid fan nukleaasje en groei fan Ag NP's ta. Figuer 2d lit de SEM-ôfbyldings sjen fan Ag/PVA/PP-stoffen dy't krigen binne by ferskate konsintraasjes fan Ag-ammoniak. By in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM is de ôfsette laach fan Ag NP's relatyf homogeen. As de sulveren ammoniakkonsintraasje lykwols te heech is, hat de uniformiteit fan 'e Ag NP-ôfsettingslaach de neiging om ôf te nimmen, wat mooglik te tankjen is oan sterke agglomeraasje yn 'e Ag NP-ôfsettingslaach. Derneist hawwe sulveren nanopartikels op it oerflak twa foarmen: sferysk en skalich. De sferyske dieltsjegrutte is sawat 20–80 nm, en de lamellêre laterale grutte is sawat 100–300 nm (Figuer S2). De ôfsettingslaach fan Ag-nanopartikels op it oerflak fan net-modifisearre PP-stof is ûngelikense. Derneist befoarderet it ferheegjen fan 'e temperatuer de reduksje fan Ag NP's (Fig. S3), mar in te hege reaksjetemperatuer befoarderet net de selektive delslach fan Ag NP's.
Figuer 3a toant skematysk de relaasje tusken de sulveren ammoniakkonsintraasje, de hoemannichte ôfsette sulver, en de antibakteriële aktiviteit fan 'e taret Ag/PVA/PP-stof. Figuer 3b lit de antibakteriële patroanen fan 'e samples sjen by ferskate konsintraasjes sulveren ammoniak, dy't direkt de antibakteriële status fan 'e samples kinne reflektearje. Doe't de sulveren ammoniakkonsintraasje tanommen fan 5 mM nei 90 mM, naam de hoemannichte sulverdelgong ta fan 13,67 g/kg nei 481,81 g/kg. Derneist, as de hoemannichte sulverôfsetting tanimt, nimt de antibakteriële aktiviteit tsjin E. coli yn earste ynstânsje ta en bliuwt dan op in heech nivo. Spesifyk, as de sulveren ammoniakkonsintraasje 30 mM is, is de ôfsettingshoemannichte sulver yn 'e resultearjende Ag/PVA/PP-stof 67,62 g/kg, en de antibakteriële taryf is 99,99%. en selektearje dit sample as in fertsjintwurdiger foar folgjende strukturele karakterisaasje.
(a) Ferbân tusken it nivo fan antibakteriële aktiviteit en de hoemannichte oanbrochte Ag-laach en de konsintraasje fan sulveren ammoniak; (b) Foto's fan baktearjele kultuerplaten makke mei in digitale kamera dy't lege samples en samples sjen litte dy't taret binne mei 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM en 90 mM sulveren ammoniak. Antibakteriële aktiviteit fan Ag/PVA/PP-stof tsjin Escherichia coli
Figuer 4a lit de FTIR/ATR-spektra sjen fan PP, PVA/PP, Ag/PP en Ag/PVA/PP. De absorpsjebannen fan suvere PP-faser by 2950 cm-1 en 2916 cm-1 binne te tankjen oan de asymmetryske strektrilling fan 'e –CH3- en –CH2- groepen, en by 2867 cm-1 en 2837 cm-1 binne se te tankjen oan de symmetryske strektrilling fan 'e –CH3- en –CH2- groepen –. –CH3 en –CH2–. De absorpsjebannen by 1375 cm-1 en 1456 cm-1 wurde taskreaun oan asymmetryske en symmetryske ferskowingstrillingen fan –CH338.39. It FTIR-spektrum fan Ag/PP-faser is fergelykber mei dat fan PP-faser. Neist de absorpsjebann fan PP wurdt de nije absorpsjepiek by 3360 cm-1 fan PVA/PP- en Ag/PVA/PP-stoffen taskreaun oan it útrekken fan 'e wetterstofbining fan 'e –OH-groep. Dit lit sjen dat PVA mei súkses tapast wurdt op it oerflak fan polypropyleenfaser. Derneist is de hydroxyl-absorpsjepiek fan Ag/PVA/PP-stof wat swakker as dy fan PVA/PP-stof, wat mooglik te tankjen is oan de koördinaasje fan guon hydroxylgroepen mei sulver.
FT-IR-spektrum (a), TGA-kromme (b) en XPS-mjitspektrum (c) fan suvere PP, PVA/PP-stof en Ag/PVA/PP-stof, en C1s-spektrum fan suvere PP (d), PVA/PP PP-stof (e) en Ag 3d-piek (f) fan Ag/PVA/PP-stof.
Yn Fig. Fig. 4c toant de XPS-spektra fan PP-, PVA/PP- en Ag/PVA/PP-stoffen. It swakke O1s-sinjaal fan suvere polypropyleenfaser kin taskreaun wurde oan it soerstofelemint dat op it oerflak adsorbearre is; de C1s-pyk by 284,6 eV wurdt taskreaun oan CH en CC (sjoch Fig. 4d). Yn ferliking mei suvere PP-faser toant PVA/PP-stof (Fig. 4e) hege prestaasjes by 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) en 288,5 eV (H–C=O)38. Derneist kin it O1s-spektrum fan PVA/PP-stof benadere wurde troch twa pieken by 532,3 eV en 533,2 eV41 (Fig. S4), dizze C1s-pieken komme oerien mei C–OH en H–C=O (hydroxylgroepen fan PVA en aldehydglukosegroep), wat oerienkomt mei de FTIR-gegevens. De Ag/PVA/PP non-woven stof behâldt it O1s-spektrum fan C-OH (532,3 eV) en HC=O (533,2 eV) (Fig. S5), besteande út 65,81% (atoompersintaazje) C, 22,89% O en 11,31% Ag (Fig. S4). Benammen de pieken fan Ag3d5/2 en Ag3d3/2 by 368,2 eV en 374,2 eV (Fig. 4f) bewize fierder dat Ag NP's dopeare binne op it oerflak fan PVA/PP42 non-woven stof.
De TGA-krommen (Fig. 4b) fan suvere PP, Ag/PP-stof, en Ag/PVA/PP-stof litte sjen dat se ferlykbere termyske ûntbiningsprosessen ûndergeane, en de ôfsetting fan Ag NP's liedt ta in lichte tanimming fan 'e termyske ôfbraaktemperatuer fan PP-fezels PVA/PP-fezels (fan 480 °C (PP-fezels) oant 495 °C), mooglik troch de foarming fan in Ag-barriêre43. Tagelyk wiene de oerbleaune hoemannichten suvere samples fan PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 en Ag/PP-W50 nei ferwaarming by 800 °C 1,32%, 16,26% en 13,86%. % respektivelik 9,88% en 2,12% (it efterheaksel W50 ferwiist hjir nei 50 wasksyklusen). De rest fan suvere PP wurdt taskreaun oan ûnreinheden, en de rest fan 'e oerbleaune samples oan Ag NP's, en it ferskil yn 'e oerbleaune hoemannichte samples laden mei sulver moat te tankjen wêze oan ferskillende hoemannichten sulveren nanopartikels dy't derop laden binne. Derneist, nei it 50 kear waskjen fan Ag/PP-stof, wie it oerbleaune sulvergehalte mei 94,65% fermindere, en it oerbleaune sulvergehalte fan Ag/PVA/PP-stof wie mei sawat 31,74% fermindere. Dit lit sjen dat PVA-ynkapseljende coating de adhesion fan AgNP's oan 'e PP-matrix effektyf kin ferbetterje.
Om it draachkomfort te evaluearjen, waarden de loftpermeabiliteit en wetterdamptransmissiesnelheid fan 'e taret polypropyleenstof metten. Yn 't algemien is ademend fermogen relatearre oan it termyske komfort fan 'e brûker, foaral yn waarme en fochtige omjouwings44. Lykas te sjen is yn figuer 5a, is de loftpermeabiliteit fan suvere PP 2050 mm/s, en nei modifikaasje fan PVA nimt it ôf nei 856 mm/s. Dit komt om't de PVA-film dy't foarme is op it oerflak fan 'e PP-fezel en it weefde diel helpt om de gatten tusken de fezels te ferminderjen. Nei it oanbringen fan Ag NP's nimt de loftpermeabiliteit fan 'e PP-stof ta troch it ferbrûk fan PVA-coating by it oanbringen fan Ag NP's. Derneist nimt de ademend fermogen fan Ag/PVA/PP-stoffen ôf as de sulveren ammoniakkonsintraasje tanimt fan 10 nei 50 mmol. Dit kin te tankjen wêze oan it feit dat de dikte fan 'e sulverôfsetting tanimt mei tanimmende sulveren ammoniakkonsintraasje, wat helpt om it oantal poaren en de kâns dat wetterdamp dertroch giet te ferminderjen.
(a) Loftpermeabiliteit fan Ag/PVA/PP-stoffen taret mei ferskillende konsintraasjes sulveren ammoniak; (b) Wetterdamptransmissie fan Ag/PVA/PP-stoffen taret mei ferskillende konsintraasjes sulveren ammoniak; (c) Ferskate modifikaasjekategoryen Trekkromme fan Ag-stof/PVA/PP krigen by ferskillende konsintraasjes; (d) Trekkromme fan Ag/PVA/PP-stof krigen by ferskillende konsintraasjes sulveren ammoniak (Ag/PVA/PP-stof krigen by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM wurdt ek werjûn) (Fergelykje de trekkrommen fan PP-stoffen nei 40 wasksyklusen).
De snelheid fan wetterdamptransmissie is in oare wichtige yndikator fan it termyske komfort fan in stof45. It docht bliken dat de fochtpermeabiliteit fan stoffen benammen beynfloede wurdt troch ademend fermogen en oerflakeigenskippen. Dat wol sizze, loftpermeabiliteit hinget benammen ôf fan it oantal poaren; oerflakeigenskippen beynfloedzje de fochtpermeabiliteit fan hydrofile groepen troch adsorpsje-diffúzje-desorpsje fan wettermolekulen. Lykas te sjen is yn figuer 5b, is de fochtpermeabiliteit fan suvere PP-fezel 4810 g/(m2·24o). Nei it fersegeljen mei PVA-coating nimt it oantal gatten yn 'e PP-fezel ôf, mar de fochtpermeabiliteit fan 'e PVA/PP-stof nimt ta nei 5070 g/(m2·24o), om't syn fochtpermeabiliteit benammen bepaald wurdt troch de oerflakeigenskippen, net troch poaren. Nei it ôfsetten fan AgNP's waard de fochtpermeabiliteit fan Ag/PVA/PP-stof fierder ferhege. Yn it bysûnder is de maksimale fochtpermeabiliteit fan Ag/PVA/PP-stof krigen by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM 10300 g/(m2·24o). Tagelyk kinne ferskillende fochtpermeabiliteit fan Ag/PVA/PP-stoffen dy't krigen binne by ferskillende konsintraasjes fan sulveren ammoniak assosjeare wurde mei ferskillen yn 'e dikte fan' e sulverôfsettingslaach en it oantal poaren dêrfan.
De meganyske eigenskippen fan stoffen beynfloedzje harren libbensdoer sterk, benammen as recyclebere materialen46. Figuer 5c lit de trekspanningskurve fan Ag/PVA/PP-stof sjen. De treksterkte fan suvere PP is mar 2,23 MPa, wylst de treksterkte fan 1 gewichtsprosent PVA/PP-stof signifikant ferhege is nei 4,56 MPa, wat oanjout dat de ynkapseling fan PVA/PP-stof helpt om syn meganyske eigenskippen signifikant te ferbetterjen. De treksterkte en ferlinging by brek fan PVA/PP-stof nimme ta mei tanimmende konsintraasje fan PVA-modifikator, om't de PVA-film de spanning kin brekke en de PP-faser fersterkje. As de modifikatorkonsintraasje lykwols tanimt nei 1,5 gewichtsprosent, makket kleverige PVA de polypropyleenstof stiif, wat it draachkomfort serieus beynfloedet.
Yn ferliking mei suvere PP- en PVA/PP-stoffen binne de treksterkte en brekkingsrek fan Ag/PVA/PP-stoffen fierder ferbettere, om't Ag-nanopartikels dy't unifoarm ferdield binne oer it oerflak fan PP-fezels de lading kinne ferspriede47,48. It kin sjoen wurde dat de treksterkte fan Ag/PP-fezel heger is as dy fan suvere PP, en berikt 3,36 MPa (Fig. 5d), wat it sterke en fersterkende effekt fan Ag NP's befêstiget. Benammen de Ag/PVA/PP-stof produsearre by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM (ynstee fan 50 mM) toant maksimale treksterkte en brekkingsrek, wat noch altyd te tankjen is oan de unifoarme ôfsetting fan Ag NP's, lykas de unifoarme ôfsetting. Aggregaasje fan sulveren NP's ûnder omstannichheden fan hege konsintraasje fan sulveren ammoniak. Derneist, nei 40 wasksyklusen, naam de treksterkte en ferlinging by brek fan Ag/PVA/PP-stof taret mei in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM ôf mei respektivelik 32,7% en 26,8% (Fig. 5d), wat mooglik assosjeare wurde kin mei in lyts ferlies fan sulveren nanopartikels dy't dêrnei ôfset binne.
Figueren 6a en b litte digitale kamerafoto's sjen fan Ag/PVA/PP-stof en Ag/PP-stof nei it waskjen foar 0, 10, 20, 30, 40 en 50 syklusen by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM. Donkergrize Ag/PVA/PP-stof en Ag/PP-stof wurde stadichoan ljochtgriis nei it waskjen; en de kleurferoaring fan 'e earste tidens it waskjen liket net sa serieus te wêzen as dy fan 'e twadde. Derneist naam it sulvergehalte fan Ag/PVA/PP-stof relatyf stadich ôf nei it waskjen yn ferliking mei Ag/PP-stof; nei it waskjen fan 20 of mear kearen behâlde de earste in heger sulvergehalte as de lêste (Fig. 6c). Dit jout oan dat it ynkapseljen fan PP-vezels mei in PVA-coating de adhesion fan Ag NP's oan PP-vezels signifikant kin ferbetterje. Figuer 6d lit de SEM-ôfbyldings sjen fan Ag/PVA/PP-stof en Ag/PP-stof nei it waskjen foar 10, 40 en 50 syklusen. Ag/PVA/PP-stoffen ûnderfine minder ferlies fan Ag NP's by it waskjen as Ag/PP-stoffen, opnij om't de PVA-ynkapseljende coating helpt om de hechting fan Ag NP's oan PP-vezels te ferbetterjen.
(a) Foto's fan Ag/PP-stof makke mei in digitale kamera (makke mei in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM) nei it waskjen foar 0, 10, 20, 30, 40 en 50 syklusen (1-6); (b) Ag/PVA/PP-foto's fan stoffen makke mei in digitale kamera (makke mei in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM) nei it waskjen foar 0, 10, 20, 30, 40 en 50 syklusen (1-6); (c) Feroarings yn sulvergehalte fan 'e twa stoffen oer wasksyklusen; (d) SEM-ôfbyldings fan Ag/PVA/PP-stof (1-3) en Ag/PP-stof (4-6) nei 10, 40 en 50 wasksyklusen.
Figuer 7 lit de antibakteriële aktiviteit en digitale kamerafoto's sjen fan Ag/PVA/PP-stoffen tsjin E. coli nei 10, 20, 30 en 40 wasksyklusen. Nei 10 en 20 waskbeurten bleaune de antibakteriële prestaasjes fan Ag/PVA/PP-stoffen op 99,99% en 99,93%, wat in poerbêste antibakteriële aktiviteit oantoant. It antibakteriële nivo fan Ag/PVA/PP-stof naam wat ôf nei 30 en 40 kear waskjen, wat te tankjen wie oan it ferlies fan AgNP's nei lang waskjen. De antibakteriële taryf fan Ag/PP-stof nei 40 waskbeurten is lykwols mar 80,16%. It is dúdlik dat it antibakteriële effekt fan Ag/PP-stof nei 40 wasksyklusen folle minder is as dat fan Ag/PVA/PP-stof.
(a) Nivo fan antibakteriële aktiviteit tsjin E. coli. (b) Ter ferliking wurde ek foto's werjûn fan 'e Ag/PVA/PP-stof dy't makke binne mei in digitale kamera nei it waskjen fan 'e Ag/PP-stof by in sulveren ammoniakkonsintraasje fan 30 mM foar 10, 20, 30, 40 en 40 syklusen.
Yn Fig. Fig. 8 toant skematysk de fabrikaazje fan grutskalige Ag/PVA/PP-stof mei in twa-faze rol-nei-rol-rûte. Dat wol sizze, de PVA/glukose-oplossing waard in bepaalde perioade yn it rolframe wiet makke, doe derút helle en doe op deselde wize impregnearre mei sulveren ammoniakoplossing om Ag/PVA/PP-stof te krijen. (Fig. 8a). De resultearjende Ag/PVA/PP-stof behâldt noch altyd poerbêste antibakteriële aktiviteit, sels as it 1 jier litten wurdt. Foar grutskalige tarieding fan Ag/PVA/PP-stoffen waarden de resultearjende PP-non-wovens impregnearre yn in trochgeand rolproses en doe efterinoar troch in PVA/glukose-oplossing en in sulveren ammoniakoplossing gien en ferwurke. Twa metoaden. Bylage fideo's. De impregnaasjetiid wurdt regele troch de snelheid fan 'e roller oan te passen, en de hoemannichte adsorbearre oplossing wurdt regele troch de ôfstân tusken de rollen oan te passen (Fig. 8b), wêrtroch't de doelwyt Ag/PVA/PP non-woven stof fan grutte grutte (50 sm × 80 sm) en sammelroller krigen wurdt. It hiele proses is ienfâldich en effisjint, wat geunstich is foar produksje op grutte skaal.
Skematysk diagram fan 'e produksje fan grutte doelprodukten (a) en skematysk diagram fan it rolproses foar de produksje fan Ag/PVA/PP non-woven materialen (b).
Sulverhâldende PVA/PP nonwovens wurde produsearre mei in ienfâldige in-situ floeibere faze-ôfsettingstechnology yn kombinaasje mei de rol-nei-rol-rûte. Yn ferliking mei PP-stof en PVA/PP-stof binne de meganyske eigenskippen fan 'e taret Ag/PVA/PP nonwoven stof signifikant ferbettere, om't de PVA-sealinglaach de adhesion fan Ag NP's oan PP-vezels signifikant kin ferbetterje. Derneist kin de hoemannichte PVA en it gehalte oan sulveren NP's yn 'e Ag/PVA/PP nonwoven stof goed kontroleare wurde troch de konsintraasjes fan PVA/glukose-oplossing en sulveren ammoniakoplossing oan te passen. Yn it bysûnder liet Ag/PVA/PP nonwoven stof taret mei 30 mM sulveren ammoniakoplossing de bêste meganyske eigenskippen sjen en behold poerbêste antibakteriële aktiviteit tsjin E. coli, sels nei 40 wasksyklusen, en liet in goed anty-foulingpotinsjeel sjen. PP nonwoven materiaal. Yn ferliking mei oare literatuergegevens lieten de stoffen dy't wy krigen hawwe mei ienfâldiger metoaden in bettere wjerstân tsjin waskjen sjen. Derneist hat de resultearjende Ag/PVA/PP nonwoven stof ideale fochtpermeabiliteit en draachkomfort, wat de tapassing yn yndustriële tapassingen kin fasilitearje.
Nim alle gegevens op dy't tidens dizze stúdzje binne krigen of analysearre (en har stypjende ynformaasjebestannen).
Russell, SM et al. Biosensors om de COVID-19 cytokine-stoarm te bestriden: útdagings foarút. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V en Harkey A. COVID-19 en multi-organreaksjes. aktuele. fraach. hert. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Skattings fan it oantal gefallen fan koronavirus yn 2019 yn Sina wurde oanpast per stadium en endemyske regio's. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Fleksibel, superhydrofoob en tige geliedend net-woven polypropyleen stof gearstald materiaal foar beskerming tsjin elektromagnetyske ynterferinsje. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Untwikkeling fan multifunksjonele polyacrylonitril/sulveren nanokompositfilms: antibakteriële aktiviteit, katalytyske aktiviteit, konduktiviteit, UV-beskerming en aktive SERS-sensoren. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U en Parajuli N. Hjoeddeistich ûndersyk nei sulveren nanopartikels: synteze, karakterisaasje en tapassingen. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN In ienfâldich proses foar it tarieden fan geleidende inket op sulverbasis en it oanbringen dêrfan op frekwinsjeselektive oerflakken. Nanotechnology 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Hyperfertakke polymearen meitsje it mooglik om sulveren nanopartikels te brûken as stabilisatoren foar inkjetprintsjen fan fleksibele circuits. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P en Kawasaki HJML Geliedende blêdadernetwurken produsearre troch selsassemblaasje fan sulveren nanopartikels foar potinsjele tapassingen yn fleksibele sensoren. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Sulveren nanopartikels-fersierde silika-nanosfearen en arrays as potinsjele substraten foar oerflakferbettere Raman-fersprieding. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Grutskalige fleksibele oerflakferbettere Raman-ferspriedingssensor (SERS) mei hege sinjaalstabiliteit en uniformiteit. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. In hiërargyske heterostruktuer fan fullereen-nanostaven fersierd mei sulveren nanopartikels (Ag-FNR's) tsjinnet as in effektyf SERS-substraat mei inkele dieltsjes ûnôfhinklik. natuerkunde. Gemysk. Gemysk. natuerkunde. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE en Ahmed, HB Ferlykjende stúdzje fan homometallyske en heterometallyske agar-basearre nanostrukturen tidens kleurstof-katalysearre degradaasje. ynternasjonaliteit. J. Biol. Grutte molekulen. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS en Ahmed, HB Metaalôfhinklike nanokatalyse foar reduksje fan aromatyske fersmoarging. Woansdei. de wittenskip. fersmoargje. boarne. ynternasjonaliteit. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB en Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) nanostrukturen groeid út sied by keamertemperatuer foar potinsjele wettersuvering. polymeer. test. 89, 106720 (2020).
Pleatsingstiid: 26 novimber 2023