Terima kasih kerana melawat Nature.com. Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk hasil terbaik, kami mengesyorkan menggunakan versi penyemak imbas anda yang lebih baharu (atau matikan mod keserasian dalam Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami memaparkan tapak tanpa penggayaan atau JavaScript.
Hari ini, fabrik berfungsi dengan sifat antibakteria lebih popular. Walau bagaimanapun, pengeluaran fabrik berfungsi yang menjimatkan kos dengan prestasi yang tahan lama dan konsisten tetap menjadi cabaran. Polivinil alkohol (PVA) digunakan untuk mengubah suai fabrik bukan tenunan polipropilena (PP), dan kemudian zarah nano perak (AgNPs) didepositkan di situ untuk menghasilkan PP yang dimuatkan AgNP yang diubah suai PVA (dirujuk sebagai AgNPs). fabrik /PVA/PP). Enkapsulasi gentian PP menggunakan salutan PVA membantu meningkatkan dengan ketara lekatan NP Ag yang dimuatkan kepada gentian PP, dan bukan tenunan Ag/PVA/PP mempamerkan sifat mekanikal dan rintangan yang lebih baik dengan ketara kepada Escherichia coli (dirujuk sebagai E. coli). Secara amnya, fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP yang dihasilkan pada kepekatan ammonia perak 30mM mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik, dan kadar perlindungan antibakteria terhadap E. coli mencapai 99.99%. Fabrik masih mengekalkan aktiviti antibakteria yang sangat baik selepas 40 cucian dan berpotensi untuk digunakan berulang kali. Di samping itu, fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam industri kerana kebolehtelapan udara dan kebolehtelapan lembapan yang baik. Selain itu, kami juga telah membangunkan teknologi roll-to-roll dan menjalankan penerokaan awal untuk menguji kebolehlaksanaan kaedah ini.
Dengan semakin mendalamnya globalisasi ekonomi, pergerakan populasi berskala besar telah meningkatkan kemungkinan penularan virus, yang menjelaskan dengan baik mengapa novel coronavirus mempunyai keupayaan yang begitu kuat untuk merebak ke seluruh dunia dan sukar untuk dicegah1,2,3. Dalam pengertian ini, terdapat keperluan mendesak untuk membangunkan bahan antibakteria baharu, seperti polipropilena (PP) bukan tenunan, sebagai bahan perlindungan perubatan. Fabrik bukan tenunan polipropilena mempunyai kelebihan ketumpatan rendah, lengai kimia dan kos rendah4, tetapi tidak mempunyai keupayaan antibakteria, hayat perkhidmatan yang pendek dan kecekapan perlindungan yang rendah. Oleh itu, adalah sangat penting untuk memberikan sifat antibakteria kepada bahan bukan tenunan PP.
Sebagai agen antibakteria purba, perak telah melalui lima peringkat pembangunan: larutan perak koloid, sulfadiazine perak, garam perak, perak protein dan perak nano. Nanozarah perak semakin digunakan dalam bidang seperti perubatan5,6, kekonduksian7,8,9, taburan Raman yang dipertingkatkan permukaan10,11,12, degradasi pemangkin pewarna13,14,15,16 dan lain-lain. Khususnya, nanozarah perak ( AgNPs) mempunyai kelebihan berbanding agen antimikrobial tradisional yang diperlukan, seperti sebatian antimikrobial tradisional kepada ammonium yang diperlukan rintangan bakteria, kestabilan, kos rendah dan kebolehterimaan persekitaran17,18,19. Selain itu, nanopartikel perak dengan luas permukaan khusus yang besar dan aktiviti antibakteria yang tinggi boleh dilekatkan pada fabrik bulu20, fabrik kapas21,22, fabrik poliester dan fabrik lain untuk mencapai pelepasan zarah perak antibakteria yang terkawal23,24. Ini bermakna bahawa dengan membungkus AgNPs, adalah mungkin untuk mencipta fabrik PP dengan aktiviti antibakteria. Walau bagaimanapun, PP bukan tenunan kekurangan kumpulan berfungsi dan mempunyai kekutuban yang rendah, yang tidak kondusif untuk pengkapsulan AgNPs. Untuk mengatasi kelemahan ini, beberapa penyelidik telah mencuba untuk mendepositkan nanozarah Ag pada permukaan fabrik PP menggunakan pelbagai kaedah pengubahsuaian termasuk penyemburan plasma26,27, cantuman sinaran28,29,30,31 dan salutan permukaan32. Sebagai contoh, Goli et al. [33] memperkenalkan salutan protein pada permukaan fabrik bukan tenunan PP, asid amino di pinggir lapisan protein boleh berfungsi sebagai titik penambat untuk pengikatan AgNP, dengan itu mencapai sifat antibakteria yang baik. aktiviti. Li dan rakan sekerja 34 mendapati bahawa N-isopropylacrylamide dan N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride yang dicantumkan bersama oleh etsa ultraviolet (UV) mempamerkan aktiviti antimikrob yang kuat, walaupun proses etsa UV adalah kompleks dan boleh merendahkan sifat mekanikal. gentian. . Oliani et al menyediakan filem gel Ag NPs-PP dengan aktiviti antibakteria yang sangat baik dengan prarawatan PP tulen dengan penyinaran gamma; namun, kaedah mereka juga rumit. Oleh itu, masih menjadi cabaran untuk menghasilkan bahan bukan tenunan polipropilena yang boleh dikitar semula dengan aktiviti antimikrob yang diingini dengan cekap dan mudah.
Dalam kajian ini, polivinil alkohol, bahan membran mesra alam dan kos rendah dengan keupayaan membentuk filem yang baik, hidrofilik yang tinggi, dan kestabilan fizikal dan kimia yang sangat baik, digunakan untuk mengubah suai fabrik polipropilena. Glukosa digunakan sebagai agen penurunan36. Peningkatan tenaga permukaan PP yang diubah suai menggalakkan pemendapan terpilih AgNPs. Berbanding dengan fabrik PP tulen, fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan menunjukkan kebolehkitar semula yang baik, aktiviti antibakteria yang sangat baik terhadap E. coli, sifat mekanikal yang baik walaupun selepas 40 kitaran basuh, dan kebolehnafasan yang ketara, kebolehtelapan jantina dan kelembapan.
Fabrik bukan tenunan PP dengan graviti tentu 25 g/m2 dan ketebalan 0.18 mm disediakan oleh Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, China) dan dipotong menjadi kepingan berukuran 5×5 cm2. Nitrat perak (99.8%; AR) telah dibeli daripada Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, China). Glukosa dibeli daripada Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, China). Polivinil alkohol (reagen gred industri) telah dibeli dari Kilang Kimia Tianjin Sitong (Tianjin, China). Air ternyahion digunakan sebagai pelarut atau bilas dan disediakan di makmal kami. Agar nutrien dan sup telah dibeli daripada Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, China). Strain E. coli (ATCC 25922) telah dibeli daripada Syarikat Zhangzhou Bochuang (Zhangzhou, China).
Tisu PP yang terhasil dibasuh dengan ultrasound dalam etanol selama 15 minit. PVA yang terhasil ditambah ke dalam air dan dipanaskan pada 95°C selama 2 jam untuk mendapatkan larutan akueus. Kemudian glukosa dibubarkan dalam 10 ml larutan PVA dengan pecahan jisim 0.1%, 0.5%, 1.0% dan 1.5%. Fabrik bukan tenunan polipropilena yang telah dimurnikan direndam dalam larutan PVA/glukosa dan dipanaskan pada 60°C selama 1 jam. Selepas pemanasan selesai, fabrik bukan tenunan yang diresapi PP dikeluarkan daripada larutan PVA/glukosa dan dikeringkan pada suhu 60°C selama 0.5 jam untuk membentuk filem PVA pada permukaan web, dengan itu memperoleh komposit PVA/PP. tekstil.
Perak nitrat dilarutkan dalam 10 ml air dengan kacau berterusan pada suhu bilik dan ammonia ditambah titisan sehingga larutan berubah daripada jernih kepada perang dan jernih semula untuk mendapatkan larutan ammonia perak (5–90 mM). Letakkan fabrik bukan tenunan PVA/PP dalam larutan ammonia perak dan panaskan pada suhu 60°C selama 1 jam untuk membentuk zarah nano Ag in situ pada permukaan kain, kemudian bilas dengan air tiga kali dan keringkan pada suhu 60°C. C selama 0.5 jam untuk mendapatkan fabrik komposit Ag/PVA/PP.
Selepas percubaan awal, kami membina peralatan roll-to-roll di makmal untuk pengeluaran fabrik komposit berskala besar. Penggelek diperbuat daripada PTFE untuk mengelakkan tindak balas buruk dan pencemaran. Semasa proses ini, masa impregnasi dan jumlah larutan terjerap boleh dikawal dengan melaraskan kelajuan penggelek dan jarak antara penggelek untuk mendapatkan fabrik komposit Ag/PVA/PP yang dikehendaki.
Morfologi permukaan tisu dikaji menggunakan mikroskop elektron pengimbasan VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Jepun) pada voltan pecutan 5 kV. Struktur kristal nanopartikel perak dianalisis dengan pembelauan sinar-X (XRD; Bruker, D8 Advanced, Jerman; sinaran Cu Kα, λ = 0.15418 nm; voltan: 40 kV, arus: 40 mA) dalam julat 10-80 °. 2θ. Spektrometer inframerah transformasi Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) telah digunakan untuk menganalisis ciri-ciri kimia fabrik polipropilena diubah suai permukaan. Kandungan pengubah suai PVA bagi fabrik komposit Ag/PVA/PP diukur dengan analisis termogravimetrik (TGA; Mettler Toledo, Switzerland) di bawah aliran nitrogen. Spektrometri jisim plasma berganding secara induktif (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) digunakan untuk menentukan kandungan perak fabrik komposit Ag/PVA/PP.
Kebolehtelapan udara dan kadar penghantaran wap air bagi fabrik komposit Ag/PVA/PP (spesifikasi: 78×50cm2) diukur oleh agensi ujian pihak ketiga (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) mengikut GB/T. 5453-1997 dan GB/T 12704.2-2009. Untuk setiap sampel, sepuluh mata berbeza dipilih untuk ujian, dan data yang disediakan oleh agensi ialah purata sepuluh mata.
Aktiviti antibakteria fabrik komposit Ag/PVA/PP diukur mengikut piawaian Cina GB/T 20944.1-2007 dan GB/T 20944.3- menggunakan kaedah resapan plat agar (analisis kualitatif) dan kaedah kelalang goncang (analisis kuantitatif). . masing-masing pada tahun 2008. Aktiviti antibakteria fabrik komposit Ag/PVA/PP terhadap Escherichia coli ditentukan pada masa pencucian yang berbeza. Untuk kaedah penyebaran plat agar, fabrik komposit Ag/PVA/PP ujian ditebuk ke dalam cakera (diameter: 8 mm) menggunakan penebuk dan dilekatkan pada cawan Petri agar yang disuntik dengan Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) dan kemudian diinkubasi pada 37°C dan 56% kelembapan relatif selama lebih kurang 24 jam. Zon perencatan dianalisis secara menegak dari pusat cakera ke lilitan dalaman koloni sekitarnya. Menggunakan kaedah kelalang goncang, plat rata 2 × 2 cm2 disediakan daripada fabrik komposit Ag/PVA/PP yang diuji dan diautoklaf dalam persekitaran sup pada suhu 121°C dan 0.1 MPa selama 30 minit. Selepas autoklaf, sampel direndam dalam kelalang Erlenmeyer 5-mL yang mengandungi 70 mL larutan kultur sup (kepekatan suspensi 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) dan kemudian diinkubasi pada suhu berayun 150 °C. rpm dan 25°C selama 18 jam. Selepas digoncang, kumpulkan sejumlah penggantungan bakteria dan cairkannya sepuluh kali ganda. Kumpulkan jumlah penggantungan bakteria cair yang diperlukan, sapukan pada medium agar dan kultur pada 37°C dan kelembapan bandingan 56% selama 24 jam. Formula untuk mengira keberkesanan antibakteria ialah: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), di mana C dan A ialah bilangan koloni selepas 24 jam, masing-masing. Ditanam dalam kumpulan kawalan dan tisu komposit Ag/PVA/PP.
Ketahanan fabrik komposit Ag/PVA/PP dinilai dengan membasuh mengikut ISO 105-C10:2006.1A. Semasa mencuci, rendam fabrik komposit Ag/PVA/PP ujian (30x40mm2) dalam larutan akueus yang mengandungi detergen komersial (5.0g/L) dan basuh pada 40±2 rpm dan 40±5 rpm /min. kelajuan tinggi. °C 10, 20, 30, 40 dan 50 kitaran. Selepas mencuci, kain dibilas tiga kali dengan air dan dikeringkan pada suhu 50-60°C selama 30 minit. Perubahan kandungan perak selepas dicuci diukur untuk menentukan tahap aktiviti antibakteria.
Rajah 1 menunjukkan gambarajah skematik fabrikasi fabrik komposit Ag/PVA/PP. Iaitu, bahan bukan tenunan PP direndam dalam larutan campuran PVA dan glukosa. Bahan bukan tenunan yang diresapi PP dikeringkan untuk menetapkan pengubah dan agen pengurangan untuk membentuk lapisan pengedap. Fabrik bukan tenunan polipropilena kering direndam dalam larutan ammonia perak untuk mendepositkan zarah nano perak di situ. Kepekatan pengubah, nisbah molar glukosa kepada ammonia perak, kepekatan ammonia perak dan suhu tindak balas mempengaruhi pemendakan Ag NPs. adalah faktor penting. Rajah 2a menunjukkan pergantungan sudut sentuhan air fabrik Ag/PVA/PP pada kepekatan pengubah suai. Apabila kepekatan pengubah suai meningkat daripada 0.5 wt.% kepada 1.0 wt.%, sudut sentuhan fabrik Ag/PVA/PP berkurangan dengan ketara; apabila kepekatan pengubah suai meningkat daripada 1.0 wt.% kepada 2.0 wt.%, ia boleh dikatakan tidak berubah. Rajah 2 b menunjukkan imej SEM bagi gentian PP tulen dan fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan pada kepekatan ammonia perak 50 mM dan nisbah molar berbeza bagi glukosa kepada ammonia perak (1:1, 3:1, 5:1, dan 9:1). . imej. ). Serat PP yang dihasilkan agak licin. Selepas enkapsulasi dengan filem PVA, beberapa gentian dilekatkan bersama; Oleh kerana pemendapan nanopartikel perak, gentian menjadi agak kasar. Apabila nisbah molar agen penurunan kepada glukosa meningkat, lapisan terdeposit Ag NPs beransur-ansur menebal, dan apabila nisbah molar meningkat kepada 5:1 dan 9:1, Ag NPs cenderung untuk membentuk agregat. Imej makroskopik dan mikroskopik gentian PP menjadi lebih seragam, terutamanya apabila nisbah molar agen penurun kepada glukosa ialah 5:1. Gambar digital sampel sepadan yang diperolehi pada ammonia perak 50 mM ditunjukkan dalam Rajah S1.
Perubahan dalam sudut sentuhan air fabrik Ag/PVA/PP pada kepekatan PVA yang berbeza (a), imej SEM bagi fabrik Ag/PVA/PP yang diperolehi pada kepekatan ammonia perak 50 mM dan pelbagai nisbah molar glukosa dan ammonia perak [(b))); (1) gentian PP, (2) gentian PVA/PP, (3) nisbah molar 1:1, (4) nisbah molar 3:1, (5) nisbah molar 5:1, (6) nisbah molar 9: 1], corak pembelauan sinar-X (c) dan imej SEM (d) fabrik Ag/PVA/PP, (5) fabrik Ag/PVA/PP yang diperolehi pada kepekatan ammonia perak: (1M01) m2 (m3,M1) m2. 30 mM, (4) 50 mM , (5) 90 mM dan (6) Ag/PP-30 mM. Suhu tindak balas ialah 60°C.
Dalam Rajah. Rajah 2c menunjukkan corak pembelauan sinar-X bagi fabrik Ag/PVA/PP yang terhasil. Sebagai tambahan kepada puncak pembelauan gentian PP 37, empat puncak pembelauan pada 2θ = ~ 37.8°, 44.2°, 64.1° dan 77.3° sepadan dengan (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), satah kristal padu nano (3 1 1-1) permukaan nano padu. Apabila kepekatan ammonia perak meningkat daripada 5 hingga 90 mM, corak XRD Ag menjadi lebih tajam, selaras dengan peningkatan seterusnya dalam kehabluran. Menurut formula Scherrer, saiz butiran Ag nanozarah yang disediakan dengan 10 mM, 30 mM dan 50 mM ammonia perak masing-masing dikira 21.3 nm, 23.3 nm dan 26.5 nm. Ini kerana kepekatan ammonia perak adalah penggerak di sebalik tindak balas pengurangan untuk membentuk perak logam. Dengan peningkatan kepekatan ammonia perak, kadar nukleasi dan pertumbuhan Ag NP meningkat. Rajah 2d menunjukkan imej SEM bagi fabrik Ag/PVA/PP yang diperoleh pada kepekatan Ag ammonia yang berbeza. Pada kepekatan ammonia perak 30 mM, lapisan terdeposit Ag NPs agak homogen. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan ammonia perak terlalu tinggi, keseragaman lapisan pemendapan Ag NP cenderung berkurangan, yang mungkin disebabkan oleh aglomerasi yang kuat dalam lapisan pemendapan Ag NP. Di samping itu, nanopartikel perak pada permukaan mempunyai dua bentuk: sfera dan bersisik. Saiz zarah sfera adalah kira-kira 20-80 nm, dan saiz sisi lamellar adalah kira-kira 100-300 nm (Rajah S2). Lapisan pemendapan nanozarah Ag pada permukaan fabrik PP yang tidak diubahsuai adalah tidak sekata. Di samping itu, peningkatan suhu menggalakkan pengurangan Ag NPs (Rajah S3), tetapi suhu tindak balas yang terlalu tinggi tidak menggalakkan pemendakan terpilih Ag NPs.
Rajah 3a secara skematik menggambarkan hubungan antara kepekatan ammonia perak, jumlah perak termendap, dan aktiviti antibakteria fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan. Rajah 3b menunjukkan corak antibakteria sampel pada kepekatan ammonia perak yang berbeza, yang boleh secara langsung mencerminkan status antibakteria sampel. Apabila kepekatan ammonia perak meningkat daripada 5 mM kepada 90 mM, jumlah kerpasan perak meningkat daripada 13.67 g/kg kepada 481.81 g/kg. Di samping itu, apabila jumlah pemendapan perak meningkat, aktiviti antibakteria terhadap E. coli pada mulanya meningkat dan kemudian kekal pada tahap yang tinggi. Khususnya, apabila kepekatan ammonia perak ialah 30 mM, jumlah pemendapan perak dalam fabrik Ag/PVA/PP yang terhasil ialah 67.62 g/kg, dan kadar antibakteria ialah 99.99%. dan pilih sampel ini sebagai wakil untuk pencirian struktur seterusnya.
(a) Hubungan antara tahap aktiviti antibakteria dan jumlah lapisan Ag yang digunakan dan kepekatan ammonia perak; (b) Gambar-gambar plat kultur bakteria yang diambil dengan kamera digital menunjukkan sampel kosong dan sampel yang disediakan menggunakan ammonia perak 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM dan 90 mM. Aktiviti antibakteria fabrik Ag/PVA/PP terhadap Escherichia coli
Rajah 4a menunjukkan spektrum FTIR/ATR PP, PVA/PP, Ag/PP dan Ag/PVA/PP. Jalur serapan gentian PP tulen pada 2950 cm-1 dan 2916 cm-1 adalah disebabkan oleh getaran regangan asimetri kumpulan –CH3 dan –CH2-, dan pada 2867 cm-1 dan 2837 cm-1 ia disebabkan oleh getaran regangan simetri kumpulan –CH3 dan –CH2 –. –CH3 dan –CH2–. Jalur serapan pada 1375 cm–1 dan 1456 cm–1 dikaitkan dengan getaran anjakan asimetri dan simetri –CH338.39. Spektrum FTIR gentian Ag/PP adalah serupa dengan gentian PP. Sebagai tambahan kepada jalur serapan PP, puncak serapan baharu pada 3360 cm-1 fabrik PVA/PP dan Ag/PVA/PP dikaitkan dengan regangan ikatan hidrogen kumpulan –OH. Ini menunjukkan bahawa PVA berjaya digunakan pada permukaan gentian polipropilena. Di samping itu, puncak penyerapan hidroksil fabrik Ag/PVA/PP adalah lebih lemah sedikit daripada fabrik PVA/PP, yang mungkin disebabkan oleh penyelarasan beberapa kumpulan hidroksil dengan perak.
Spektrum FT-IR (a), lengkung TGA (b) dan spektrum ukuran XPS (c) PP tulen, fabrik PVA/PP dan fabrik Ag/PVA/PP, dan spektrum C 1s bagi PP tulen (d), fabrik PVA/PP PP (e) dan puncak Ag 3d (f) bagi fabrik Ag/PVA/PP.
Dalam Rajah. Rajah 4c menunjukkan spektrum XPS fabrik PP, PVA/PP dan Ag/PVA/PP. Isyarat O 1s lemah gentian polipropilena tulen boleh dikaitkan dengan unsur oksigen yang terjerap pada permukaan; puncak C 1s pada 284.6 eV dikaitkan dengan CH dan CC (lihat Rajah 4d). Berbanding dengan gentian PP tulen, fabrik PVA/PP (Rajah 4e) menunjukkan prestasi tinggi pada 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) dan 285.6 eV (C–O–H) dan 288.5 eV (38.5 eV). Di samping itu, spektrum O 1s fabrik PVA/PP boleh dianggarkan dengan dua puncak pada 532.3 eV dan 533.2 eV41 (Rajah S4), puncak C 1s ini sepadan dengan C–OH dan H–C=O (kumpulan hidroksil PVA dan kumpulan glukosa aldehid), yang konsisten dengan data FTIR. Fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP mengekalkan spektrum O 1s C-OH (532.3 eV) dan HC=O (533.2 eV) (Rajah S5), terdiri daripada 65.81% (peratus atom) C, 22. 89. % O dan 11.31% Ag (Rajah S4). Khususnya, puncak Ag 3d5/2 dan Ag 3d3/2 pada 368.2 eV dan 374.2 eV (Rajah 4f) seterusnya membuktikan bahawa Ag NPs didop pada permukaan fabrik bukan tenunan PVA/PP42.
Lengkung TGA (Rajah 4b) PP tulen, fabrik Ag/PP dan fabrik Ag/PVA/PP menunjukkan bahawa ia mengalami proses penguraian terma yang serupa, dan pemendapan Ag NP membawa kepada sedikit peningkatan dalam suhu degradasi haba PP. gentian gentian PVA/PP (dari 480 °C (gentian PP) hingga 495 °C), mungkin disebabkan oleh pembentukan penghalang Ag43. Pada masa yang sama, jumlah baki sampel tulen PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 dan Ag/PP-W50 selepas dipanaskan pada 800°C ialah 1.32%, 16.26% dan 13. 86%. % masing-masing 9.88% dan 2.12% (akhiran W50 di sini merujuk kepada 50 kitaran cucian). Baki PP tulen dikaitkan dengan kekotoran, dan baki sampel yang tinggal kepada NP Ag, dan perbezaan dalam jumlah baki sampel yang dimuatkan dengan perak sepatutnya disebabkan oleh jumlah nanopartikel perak yang berbeza yang dimuatkan padanya. Di samping itu, selepas mencuci kain Ag/PP sebanyak 50 kali, kandungan perak sisa berkurangan sebanyak 94.65%, dan kandungan perak sisa kain Ag/PVA/PP berkurangan sebanyak kira-kira 31.74%. Ini menunjukkan bahawa salutan pembungkusan PVA boleh meningkatkan lekatan AgNP dengan berkesan pada matriks PP.
Untuk menilai keselesaan pemakaian, kebolehtelapan udara dan kadar penghantaran wap air fabrik polipropilena yang disediakan telah diukur. Secara umumnya, kebolehnafasan adalah berkaitan dengan keselesaan terma pengguna, terutamanya dalam persekitaran panas dan lembap44. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5a, kebolehtelapan udara PP tulen ialah 2050 mm/s, dan selepas pengubahsuaian PVA ia berkurangan kepada 856 mm/s. Ini kerana filem PVA yang terbentuk pada permukaan gentian PP dan bahagian tenunan membantu mengurangkan jurang antara gentian. Selepas menggunakan Ag NPs, kebolehtelapan udara fabrik PP meningkat disebabkan penggunaan salutan PVA apabila menggunakan Ag NPs. Di samping itu, kebolehnafasan fabrik Ag/PVA/PP cenderung menurun apabila kepekatan ammonia perak meningkat daripada 10 hingga 50 mmol. Ini mungkin disebabkan oleh fakta bahawa ketebalan deposit perak meningkat dengan peningkatan kepekatan ammonia perak, yang membantu mengurangkan bilangan liang dan kemungkinan wap air melaluinya.
(a) Kebolehtelapan udara fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan dengan kepekatan ammonia perak yang berbeza; (b) Penghantaran wap air fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan dengan kepekatan ammonia perak yang berbeza; (c) Pelbagai pengubah Keluk tegangan Fabrik Ag/PVA/PP yang diperoleh pada kepekatan berbeza; (d) Lengkung tegangan fabrik Ag/PVA/PP yang diperolehi pada kepekatan ammonia perak yang berbeza (Fabrik Ag/PVA/PP yang diperoleh pada kepekatan ammonia perak 30 mM juga ditunjukkan) (Bandingkan lengkung tegangan fabrik PP selepas 40 kitaran basuh).
Kadar penghantaran wap air merupakan satu lagi penunjuk penting keselesaan terma sesuatu fabrik45. Ternyata kebolehtelapan lembapan fabrik dipengaruhi terutamanya oleh kebolehnafasan dan sifat permukaan. Iaitu, kebolehtelapan udara terutamanya bergantung pada bilangan liang; sifat permukaan mempengaruhi kebolehtelapan lembapan kumpulan hidrofilik melalui penjerapan-penyerapan-desorpsi molekul air. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5b, kebolehtelapan lembapan gentian PP tulen ialah 4810 g/(m2·24j). Selepas pengedap dengan salutan PVA, bilangan lubang dalam gentian PP berkurangan, tetapi kebolehtelapan lembapan fabrik PVA/PP meningkat kepada 5070 g/(m2·24 h), kerana kebolehtelapan lembapannya ditentukan terutamanya oleh sifat permukaan. bukan pori. Selepas pemendapan AgNPs, kebolehtelapan lembapan kain Ag/PVA/PP meningkat lagi. Khususnya, kebolehtelapan kelembapan maksimum fabrik Ag/PVA/PP yang diperoleh pada kepekatan ammonia perak 30 mM ialah 10300 g/(m2·24j). Pada masa yang sama, kebolehtelapan lembapan berbeza bagi fabrik Ag/PVA/PP yang diperoleh pada kepekatan ammonia perak yang berbeza mungkin dikaitkan dengan perbezaan dalam ketebalan lapisan pemendapan perak dan bilangan liangnya.
Sifat mekanikal fabrik sangat mempengaruhi hayat perkhidmatannya, terutamanya sebagai bahan kitar semula46. Rajah 5c menunjukkan lengkung tegasan tegangan bagi fabrik Ag/PVA/PP. Kekuatan tegangan PP tulen hanya 2.23 MPa, manakala kekuatan tegangan 1 wt% fabrik PVA/PP meningkat dengan ketara kepada 4.56 MPa, menunjukkan bahawa pengkapsulan fabrik PVA PP membantu meningkatkan sifat mekanikalnya dengan ketara. hartanah. Kekuatan tegangan dan pemanjangan pada pecah fabrik PVA/PP meningkat dengan peningkatan kepekatan pengubah PVA kerana filem PVA boleh memecahkan tegasan dan menguatkan gentian PP. Walau bagaimanapun, apabila kepekatan pengubah suai meningkat kepada 1.5% berat, PVA melekit menjadikan fabrik polipropilena kaku, yang menjejaskan keselesaan pemakaian.
Berbanding dengan fabrik PP dan PVA/PP tulen, kekuatan tegangan dan pemanjangan putus fabrik Ag/PVA/PP dipertingkatkan lagi kerana zarah nano Ag yang diagihkan secara seragam pada permukaan gentian PP boleh mengagihkan beban47,48. Ia boleh dilihat bahawa kekuatan tegangan gentian Ag/PP adalah lebih tinggi daripada PP tulen, mencapai 3.36 MPa (Rajah 5d), yang mengesahkan kesan kuat dan pengukuhan Ag NPs. Khususnya, fabrik Ag/PVA/PP yang dihasilkan pada kepekatan ammonia perak 30 mM (bukannya 50 mM) mempamerkan kekuatan tegangan dan pemanjangan maksimum semasa putus, yang masih disebabkan oleh pemendapan seragam Ag NPs serta pemendapan seragam. Pengagregatan NP perak di bawah keadaan kepekatan tinggi ammonia perak. Di samping itu, selepas 40 kitaran basuh, kekuatan tegangan dan pemanjangan pada pecah fabrik Ag/PVA/PP yang disediakan pada kepekatan ammonia perak 30 mM menurun sebanyak 32.7% dan 26.8%, masing-masing (Rajah 5d), yang mungkin dikaitkan dengan kehilangan kecil nanozarah perak yang dimendapkan selepas ini.
Rajah 6a dan b menunjukkan gambar kamera digital bagi fabrik Ag/PVA/PP dan fabrik Ag/PP selepas mencuci selama 0, 10, 20, 30, 40, dan 50 kitaran pada kepekatan ammonia perak 30 mM. Fabrik Ag/PVA/PP kelabu gelap dan fabrik Ag/PP beransur-ansur menjadi kelabu muda selepas dicuci; dan perubahan warna yang pertama semasa mencuci nampaknya tidak begitu serius seperti yang kedua. Di samping itu, berbanding dengan fabrik Ag/PP, kandungan perak bagi fabrik Ag/PVA/PP menurun secara agak perlahan selepas dicuci; selepas mencuci 20 kali atau lebih, yang pertama mengekalkan kandungan perak yang lebih tinggi daripada yang kedua (Rajah 6c). Ini menunjukkan bahawa pembungkusan gentian PP dengan salutan PVA boleh meningkatkan dengan ketara lekatan Ag NPs kepada gentian PP. Rajah 6d menunjukkan imej SEM bagi fabrik Ag/PVA/PP dan fabrik Ag/PP selepas mencuci selama 10, 40, dan 50 kitaran. Fabrik Ag/PVA/PP mengalami kurang kehilangan NP Ag semasa mencuci berbanding fabrik Ag/PP, sekali lagi kerana salutan pengekap PVA membantu meningkatkan lekatan Ag NPs pada gentian PP.
(a) Gambar fabrik Ag/PP yang diambil dengan kamera digital (diambil pada kepekatan ammonia perak 30 mM) selepas dibasuh selama 0, 10, 20, 30, 40 dan 50 kitaran (1-6); (b) Ag/PVA/PP Gambar fabrik yang diambil dengan kamera digital (diambil pada kepekatan ammonia perak 30 mM) selepas dibasuh selama 0, 10, 20, 30, 40 dan 50 kitaran (1-6); (c) Perubahan kandungan perak kedua-dua fabrik merentasi kitaran basuhan; (d) Imej SEM bagi fabrik Ag/PVA/PP (1-3) dan fabrik Ag/PP (4-6) selepas 10, 40 dan 50 kitaran basuh.
Rajah 7 menunjukkan aktiviti antibakteria dan gambar kamera digital bagi fabrik Ag/PVA/PP terhadap E. coli selepas 10, 20, 30 dan 40 kitaran cucian. Selepas 10 dan 20 cucian, prestasi antibakteria fabrik Ag/PVA/PP kekal pada 99.99% dan 99.93%, menunjukkan aktiviti antibakteria yang sangat baik. Tahap antibakteria fabrik Ag/PVA/PP menurun sedikit selepas 30 dan 40 kali pencucian, yang disebabkan oleh kehilangan AgNP selepas basuhan jangka panjang. Walau bagaimanapun, kadar antibakteria fabrik Ag/PP selepas 40 cucian hanya 80.16%. Jelas sekali bahawa kesan antibakteria fabrik Ag/PP selepas 40 kitaran basuh adalah jauh lebih rendah berbanding fabrik Ag/PVA/PP.
(a) Tahap aktiviti antibakteria terhadap E. coli. (b) Sebagai perbandingan, gambar-gambar fabrik Ag/PVA/PP yang diambil dengan kamera digital selepas mencuci fabrik Ag/PP pada kepekatan ammonia perak 30 mM untuk 10, 20, 30, 40 dan 40 kitaran juga ditunjukkan.
Dalam Rajah. Rajah 8 secara skematik menunjukkan fabrikasi fabrik Ag/PVA/PP berskala besar menggunakan laluan roll-to-roll dua peringkat. Iaitu, larutan PVA/glukosa direndam dalam rangka gulungan untuk tempoh masa tertentu, kemudian dikeluarkan, dan kemudian diresapi dengan larutan ammonia perak dengan cara yang sama untuk mendapatkan fabrik Ag/PVA/PP. (Gamb. 8a). Fabrik Ag/PVA/PP yang terhasil masih mengekalkan aktiviti antibakteria yang sangat baik walaupun dibiarkan selama 1 tahun. Untuk penyediaan fabrik Ag/PVA/PP berskala besar, bahan bukan tenunan PP yang terhasil diresapi dalam proses gulung berterusan dan kemudiannya melalui larutan PVA/glukosa dan larutan ammonia perak secara berurutan dan diproses. dua kaedah. Video yang dilampirkan. Masa impregnasi dikawal dengan melaraskan kelajuan penggelek, dan jumlah larutan terjerap dikawal dengan melaraskan jarak antara penggelek (Rajah 8b), dengan itu mendapatkan sasaran fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP bersaiz besar (50 cm × 80 cm). ) dan penggelek koleksi. Seluruh proses adalah mudah dan cekap, yang kondusif untuk pengeluaran berskala besar.
Gambarajah skematik pengeluaran produk sasaran bersaiz besar (a) dan gambarajah skematik proses gulung untuk penghasilan bahan bukan tenunan Ag/PVA/PP (b).
Bahan bukan tenunan PVA/PP yang mengandungi perak dihasilkan menggunakan teknologi pemendapan fasa cecair in-situ yang mudah digabungkan dengan laluan roll-to-roll. Berbanding dengan fabrik PP dan fabrik PVA/PP, sifat mekanikal fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP yang disediakan dipertingkatkan dengan ketara kerana lapisan pengedap PVA boleh meningkatkan lekatan Ag NPs pada gentian PP dengan ketara. Di samping itu, jumlah pemuatan PVA dan kandungan NP perak dalam fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP boleh dikawal dengan baik dengan melaraskan kepekatan larutan PVA/glukosa dan larutan ammonia perak. Khususnya, fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP yang disediakan menggunakan larutan ammonia perak 30 mM menunjukkan sifat mekanikal terbaik dan mengekalkan aktiviti antibakteria yang sangat baik terhadap E. coli walaupun selepas 40 kitaran basuh, menunjukkan potensi anti-kotoran yang baik. Bahan bukan tenunan PP. Berbanding dengan data literatur lain, fabrik yang kami perolehi menggunakan kaedah yang lebih mudah menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap pencucian. Di samping itu, fabrik bukan tenunan Ag/PVA/PP yang terhasil mempunyai kebolehtelapan lembapan yang ideal dan keselesaan memakai, yang boleh memudahkan penggunaannya dalam aplikasi industri.
Sertakan semua data yang diperoleh atau dianalisis semasa kajian ini (dan fail maklumat sokongannya).
Russell, SM et al. Biosensor untuk memerangi ribut sitokin COVID-19: cabaran di hadapan. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V dan Harkey A. COVID-19 dan tindak balas pelbagai organ. semasa. soalan. hati. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Anggaran bilangan kes koronavirus pada 2019 di China diselaraskan mengikut peringkat dan wilayah endemik. depan. ubat. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Bahan komposit fabrik polipropilena bukan tenunan yang fleksibel, superhydrophobic dan sangat konduktif untuk perlindungan gangguan elektromagnet. bahan kimia. jurutera. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Pembangunan filem poliakrilonitril/perak nanokomposit pelbagai fungsi: aktiviti antibakteria, aktiviti pemangkin, kekonduksian, perlindungan UV dan penderia SERS aktif. J. Mat. sumber. teknologi. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U dan Parajuli N. Penyelidikan semasa mengenai nanopartikel perak: sintesis, pencirian dan aplikasi. J. Bahan Nano. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Satu proses mudah untuk menyediakan dakwat konduktif berasaskan perak dan mengaplikasikannya pada permukaan selektif frekuensi. Nanoteknologi 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polimer bercabang hiper membolehkan penggunaan nanopartikel perak sebagai penstabil untuk pencetakan inkjet litar fleksibel. R. Shuker. bahan kimia. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P dan Kawasaki HJML Rangkaian urat daun konduktif yang dihasilkan oleh pemasangan sendiri zarah nano perak untuk aplikasi yang berpotensi dalam penderia fleksibel. Mat. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosfera dan tatasusunan silika yang dihias nanopartikel perak sebagai substrat berpotensi untuk taburan Raman yang dipertingkatkan permukaan. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Permukaan fleksibel berskala besar dipertingkatkan sensor hamburan Raman (SERS) dengan kestabilan dan keseragaman isyarat yang tinggi. Permohonan ACS Mat. Antara Muka 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Heteroki struktur hierarki nanorod fullerene yang dihiasi dengan nanozarah perak (Ag-FNRs) berfungsi sebagai substrat SERS bebas zarah tunggal yang berkesan. fizik. bahan kimia. bahan kimia. fizik. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE dan Ahmed, HB Kajian perbandingan struktur nano berasaskan agar homemetallic dan heterometallic semasa degradasi bermangkin pewarna. antarabangsa. J. Biol. Molekul besar. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS dan Ahmed, HB Nanocatalysis bergantung kepada logam untuk pengurangan pencemar aromatik. Rabu. sains itu. mencemarkan. sumber. antarabangsa. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB dan Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) struktur nano yang ditanam daripada biji benih pada suhu bilik untuk potensi penulenan air. polimer. ujian. 89, 106720 (2020).
Masa siaran: Nov-26-2023