Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasi cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydi. Eng yaxshi natijalarga erishish uchun brauzeringizning yangiroq versiyasidan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Ayni paytda, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslubsiz yoki JavaScriptsiz ko'rsatmoqdamiz.
Bugungi kunda antibakterial xususiyatlarga ega funktsional matolar ko'proq mashhur. Biroq, bardoshli va barqaror ishlashga ega funktsional matolarni tejamkor ishlab chiqarish muammo bo'lib qolmoqda. Polipropilen (PP) to'qilmagan matoni o'zgartirish uchun polivinil spirti (PVA) ishlatilgan, so'ngra kumush nanozarrachalar (AgNPs) PVA bilan o'zgartirilgan AgNPs yuklangan PP (AgNP deb ataladi) ishlab chiqarish uchun in situ yotqizilgan. /PVA/PP) mato. PVA qoplamasi yordamida PP tolalarini inkapsulyatsiya qilish yuklangan Ag NP larning PP tolalariga yopishishini sezilarli darajada yaxshilashga yordam beradi va Ag / PVA / PP nonwovenlar sezilarli darajada yaxshilangan mexanik xususiyatlarni va ichak tayoqchasiga (E. coli deb ataladi) qarshilik ko'rsatadi. Odatda, 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida ishlab chiqarilgan Ag / PVA / PP bo'lmagan mato yaxshi mexanik xususiyatlarga ega va E. coli ga qarshi antibakterial himoya darajasi 99,99% ga etadi. Mato 40 marta yuvishdan keyin ham mukammal antibakterial faollikni saqlab qoladi va takroriy foydalanish imkoniyatiga ega. Bundan tashqari, Ag / PVA / PP to'qilmagan mato yaxshi havo o'tkazuvchanligi va namlik o'tkazuvchanligi tufayli sanoatda keng qo'llash istiqbollariga ega. Bundan tashqari, biz roll-to-roll texnologiyasini ham ishlab chiqdik va ushbu usulning maqsadga muvofiqligini tekshirish uchun dastlabki qidiruv ishlarini olib bordik.
Iqtisodiy globallashuvning chuqurlashishi bilan aholining keng ko'lamli harakati virusni yuqtirish imkoniyatini sezilarli darajada oshirdi, bu yangi koronavirus nima uchun butun dunyo bo'ylab tarqalish qobiliyatiga ega ekanligini va oldini olish qiyinligini yaxshi tushuntiradi1,2,3. Shu ma'noda, tibbiy himoya materiallari sifatida yangi antibakterial materiallarni, masalan, polipropilen (PP) to'qilmagan materiallarni ishlab chiqish zarurati mavjud. Polipropilen to'qilmagan mato past zichlik, kimyoviy inertlik va arzon narxlardagi4 afzalliklariga ega, ammo antibakterial qobiliyatga ega emas, qisqa xizmat muddati va past himoya samaradorligi. Shuning uchun PP nonwoven materiallariga antibakterial xususiyatlarni berish katta ahamiyatga ega.
Qadimgi antibakterial vosita sifatida kumush rivojlanishning besh bosqichidan o'tdi: kolloid kumush eritmasi, kumush sulfadiazin, kumush tuzi, oqsil kumush va nanokumush. Kumush nanozarrachalar tibbiyot5,6, o‘tkazuvchanlik7,8,9, sirtga mustahkamlangan Raman tarqalishi10,11,12, bo‘yoqlarning katalitik degradatsiyasi13,14,15,16 va boshqalar kabi sohalarda tobora ko‘proq qo‘llanilmoqda. Xususan, kumush nanozarrachalar (AgNPs) an’anaviy metal tuzlari, ammoniylarga qarshi vositalardan afzalliklarga ega. aralashmalar va triklosan, ularning bakterial chidamliligi, barqarorligi, arzonligi va ekologik jihatdan maqbulligi tufayli17,18,19. Bundan tashqari, katta o'ziga xos sirt maydoni va yuqori antibakterial faollikka ega bo'lgan kumush nanozarrachalar antibakterial kumush zarralarini nazorat ostida, barqaror ravishda chiqarishga erishish uchun jun matolarga20, paxta matolariga21,22, polyester matolarga va boshqa matolarga biriktirilishi mumkin23,24. Bu shuni anglatadiki, AgNP larni kapsulalash orqali antibakterial faollikka ega bo'lgan PP matolarini yaratish mumkin. Shu bilan birga, PP nonwovenlar funktsional guruhlarga ega emas va past polaritega ega, bu AgNPlarning inkapsulyatsiyasiga yordam bermaydi. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun ba'zi tadqiqotchilar plazma purkash26,27, radiatsiyaviy payvandlash28,29,30,31 va sirt qoplamasi32 kabi modifikatsiyalash usullaridan foydalangan holda PP matolari yuzasiga Ag nanozarrachalarini joylashtirishga harakat qilishdi. Masalan, Goli va boshqalar. [33] PP to'qilmagan mato yuzasiga oqsil qoplamini kiritdi, oqsil qatlamining periferiyasidagi aminokislotalar AgNPlarni bog'lash uchun ankraj nuqtalari bo'lib xizmat qilishi mumkin va shu bilan yaxshi antibakterial xususiyatlarga erishadi. faoliyat. Li va uning hamkasblari 34 ultrabinafsha (UV) nurlanish bilan biriktirilgan N-izopropilakrilamid va N-(3-aminopropil)metakrilamid gidroxlorid kuchli mikroblarga qarshi faollik ko'rsatishini aniqladilar, garchi ultrabinafsha nurlanish jarayoni murakkab va mexanik xususiyatlarni buzishi mumkin. tolalar. . Oliani va boshqalar sof PPni gamma nurlanishi bilan oldindan davolash orqali mukammal antibakterial faollikka ega Ag NPs-PP gel plyonkalarini tayyorladilar; ammo ularning usuli ham murakkab edi. Shunday qilib, kerakli mikroblarga qarshi faollikka ega bo'lgan qayta ishlanadigan polipropilen matolarni samarali va oson ishlab chiqarish qiyin bo'lib qolmoqda.
Ushbu tadqiqotda polipropilen matolarni o'zgartirish uchun polivinil spirti, yaxshi plyonka hosil qilish qobiliyati, yuqori hidrofilligi va mukammal jismoniy va kimyoviy barqarorligi bo'lgan ekologik toza va arzon membrana materiali qo'llaniladi. Glyukoza qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi36. O'zgartirilgan PP ning sirt energiyasining ortishi AgNPlarning selektiv cho'kishiga yordam beradi. Sof PP mato bilan solishtirganda, tayyorlangan Ag / PVA / PP mato yaxshi qayta ishlanishi, E. coli ga qarshi mukammal antibakterial faolligi, 40 yuvish davridan keyin ham yaxshi mexanik xususiyatlar va sezilarli nafas olish, jinsiy aloqa va namlik o'tkazuvchanligini ko'rsatdi.
O'ziga xos og'irligi 25 g / m2 va qalinligi 0,18 mm bo'lgan PP nonwoven mato Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Xitoy) tomonidan taqdim etilgan va 5 × 5 sm2 o'lchamdagi choyshablarga kesilgan. Kumush nitrat (99,8%; AR) Xilong Scientific Co., Ltd.dan (Shantou, Xitoy) sotib olindi. Glyukoza Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Xitoy) dan sotib olindi. Polivinil spirti (sanoat reagenti) Tianjin Sitong kimyoviy zavodidan (Tyanjin, Xitoy) sotib olindi. Deionlashtirilgan suv erituvchi yoki yuvish vositasi sifatida ishlatilgan va laboratoriyamizda tayyorlangan. Oziqlantiruvchi agar va bulon Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Pekin, Xitoy) dan sotib olindi. E. coli shtammi (ATCC 25922) Zhangzhou Bochuang kompaniyasidan (Chjanchjou, Xitoy) sotib olingan.
Olingan PP to'qimasi 15 daqiqa davomida etanolda ultratovush bilan yuvilgan. Olingan PVA suvga qo'shildi va suvli eritma olish uchun 2 soat davomida 95 ° C da isitiladi. Keyin glyukoza massa ulushi 0,1%, 0,5%, 1,0% va 1,5% bo'lgan 10 ml PVA eritmasida eritildi. Tozalangan polipropilen to'qilmagan mato PVA / glyukoza eritmasiga botiriladi va 1 soat davomida 60 ° C da isitiladi. Isitish tugagandan so'ng, PP bilan singdirilgan mato PVA / glyukoza eritmasidan chiqariladi va tarmoq yuzasida PVA plyonka hosil qilish uchun 60 ° C da 0,5 soat davomida quritiladi va shu bilan PVA / PP kompozitsiyasi olinadi. to'qimachilik.
Kumush nitrat 10 ml suvda xona haroratida doimiy aralashtirib eritiladi va eritma tiniqdan jigarrang rangga oʻtguncha va yana tiniq boʻlguncha ammiak tomchilab qoʻshib kumush ammiak eritmasi (5–90 mM) olinadi. PVA/PP to‘qilmagan matoni kumush ammiak eritmasiga soling va mato yuzasida in situ Ag nanopartikullarini hosil qilish uchun uni 60°C da 1 soat davomida qizdiring, so‘ng uni uch marta suv bilan yuvib tashlang va 60°C da quriting. Ag/PVA/PP kompozit matoni olish uchun 0,5 soat davomida C.
Dastlabki tajribalardan so‘ng biz laboratoriyada kompozit matolarni keng miqyosda ishlab chiqarish uchun rulonli uskunani qurdik. Roliklar salbiy reaktsiyalar va ifloslanishni oldini olish uchun PTFE dan tayyorlangan. Ushbu jarayon davomida kerakli Ag / PVA / PP kompozit matoni olish uchun rulonlarning tezligini va roliklar orasidagi masofani sozlash orqali emdirish vaqti va adsorbsiyalangan eritma miqdori nazorat qilinishi mumkin.
To'qimalar yuzasi morfologiyasi 5 kV tezlashtiruvchi kuchlanishda VEGA3 skanerlash elektron mikroskopi (SEM; Japan Electronics, Yaponiya) yordamida o'rganildi. Kumush nanozarrachalarning kristall strukturasi rentgen nurlari difraksiyasi (XRD; Bruker, D8 Advanced, Germaniya; Cu Ka nurlanishi, l = 0,15418 nm; kuchlanish: 40 kV, oqim: 40 mA) 10-80 ° oralig'ida tahlil qilindi. 2th. Sirt o'zgartirilgan polipropilen matoning kimyoviy xususiyatlarini tahlil qilish uchun Fourier transform infraqizil spektrometri (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) ishlatilgan. Ag/PVA/PP kompozit matolarining PVA modifikatori tarkibi azot oqimi ostida termogravimetrik tahlil (TGA; Mettler Toledo, Shveytsariya) bilan o'lchandi. Ag / PVA / PP kompozit matolarining kumush tarkibini aniqlash uchun induktiv ravishda bog'langan plazma massa spektrometriyasi (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Gong Kong) Co., Ltd.) ishlatilgan.
Ag / PVA / PP kompozit matoning havo o'tkazuvchanligi va suv bug'ining o'tkazuvchanligi (spetsifikatsiyasi: 78 × 50 sm2) GB / T ga muvofiq uchinchi tomon sinov agentligi (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) tomonidan o'lchandi. 5453-1997 va GB/T 12704.2-2009. Har bir namuna uchun sinov uchun o'n xil ball tanlanadi va agentlik tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar o'n ballning o'rtacha qiymati hisoblanadi.
Ag / PVA / PP kompozit matoning antibakterial faolligi Xitoy standartlari GB / T 20944.1-2007 va GB / T 20944.3 - agar plastinka diffuziya usuli (sifat tahlili) va chayqaladigan kolba usuli (miqdoriy tahlil) yordamida o'lchandi. . mos ravishda 2008 yilda Ag/PVA/PP kompozit matoning ichak tayoqchasiga qarshi antibakterial faolligi turli yuvish vaqtlarida aniqlangan. Agar plastinka diffuziya usuli uchun sinov Ag/PVA/PP kompozit mato musht yordamida diskka (diametri: 8 mm) teshiladi va Escherichia coli (ATCC 25922) bilan emlangan agar Petri idishiga biriktiriladi. ; 3,4 × 108 CFU ml-1) va keyin taxminan 24 soat davomida 37 ° C va 56% nisbiy namlikda inkubatsiya qilinadi. Inhibisyon zonasi diskning markazidan atrofdagi koloniyalarning ichki atrofigacha vertikal ravishda tahlil qilindi. Chayqaladigan shisha usulidan foydalanib, sinovdan o'tgan Ag / PVA / PP kompozit matosidan 2 × 2 sm2 tekis plastinka tayyorlandi va bulon muhitida 121 ° C va 0,1 MPa da 30 daqiqa davomida avtoklavlandi. Avtoklavlangandan so'ng, namuna 70 ml bulon kulturasi eritmasi (suspenziya konsentratsiyasi 1 × 105-4 × 105 CFU/ml) bo'lgan 5 ml Erlenmeyer kolbasiga botirildi va keyin 150 ° C tebranish haroratida inkubatsiya qilindi. rpm va 25 ° C 18 soat davomida. Chayqatgandan so'ng, ma'lum miqdorda bakterial suspenziyani to'plang va uni o'n barobar suyultiring. Suyultirilgan bakterial suspenziyaning kerakli miqdorini to'plang, uni agar muhitga va 37 ° C va 56% nisbiy namlikda 24 soat davomida kulturaga tarqating. Antibakterial samaradorlikni hisoblash formulasi: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), bu erda C va A mos ravishda 24 soatdan keyingi koloniyalar soni. Nazorat guruhi va Ag/PVA/PP kompozit to'qimalarida yetishtiriladi.
Ag / PVA / PP kompozit matolarining chidamliligi ISO 105-C10: 2006.1A bo'yicha yuvish orqali baholandi. Yuvish paytida sinovdan o'tgan Ag / PVA / PP kompozit matoni (30x40 mm2) tijorat detarjen (5,0 g / L) bo'lgan suvli eritmaga botiring va uni 40 ± 2 rpm va 40 ± 5 rpm / min tezlikda yuving. yuqori tezlik. °C 10, 20, 30, 40 va 50 davrlar. Yuvib bo'lgandan keyin mato uch marta suv bilan yuviladi va 50-60 ° S haroratda 30 daqiqa davomida quritiladi. Antibakterial faollik darajasini aniqlash uchun yuvishdan keyin kumush tarkibidagi o'zgarish o'lchandi.
1-rasmda Ag / PVA / PP kompozit matoni ishlab chiqarishning sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. Ya'ni, PP nonwoven materiali PVA va glyukozaning aralash eritmasiga botiriladi. PP bilan singdirilgan to'qilmagan material, muhrlangan qatlam hosil qilish uchun modifikator va reduktorni mahkamlash uchun quritiladi. Quritilgan polipropilen to'qilmagan mato kumush nanozarrachalarni joyida joylashtirish uchun kumush ammiak eritmasiga botiriladi. Modifikatorning kontsentratsiyasi, glyukozaning kumush ammiakga molyar nisbati, kumush ammiakning kontsentratsiyasi va reaksiya harorati Ag NPlarning cho'kishiga ta'sir qiladi. muhim omillar hisoblanadi. Shakl 2a Ag / PVA / PP matoning suv bilan aloqa qilish burchagining modifikator konsentratsiyasiga bog'liqligini ko'rsatadi. Modifikator kontsentratsiyasi og'irligi 0,5% dan 1,0% gacha oshganda, Ag / PVA / PP matoning aloqa burchagi sezilarli darajada kamayadi; modifikator konsentratsiyasi 1,0 g.% dan 2,0 g.% gacha oshganda, u amalda o'zgarmaydi. Shakl 2 b 50 mM kumush ammiak konsentratsiyasida tayyorlangan sof PP tolalari va Ag / PVA / PP matolarining SEM tasvirlarini va glyukoza va kumush ammiakning turli xil molyar nisbatlarini (1: 1, 3: 1, 5: 1 va 9: 1) ko'rsatadi. . tasvir. ). Olingan PP tolasi nisbatan silliqdir. PVA plyonkasi bilan inkapsulyatsiya qilinganidan so'ng, ba'zi tolalar bir-biriga yopishtiriladi; Kumush nanozarrachalarning cho'kishi tufayli tolalar nisbatan qo'pol bo'ladi. Qaytaruvchi moddaning glyukozaga molyar nisbati ortib borishi bilan Ag NPlarning cho‘ktirilgan qatlami asta-sekin qalinlashadi va molyar nisbat 5:1 va 9:1 ga oshgani sayin Ag NPlar agregatlar hosil qilishga moyil bo‘ladi. PP tolasining makroskopik va mikroskopik tasvirlari, ayniqsa qaytaruvchi moddaning glyukozaga molyar nisbati 5:1 bo'lsa, yanada bir xil bo'ladi. 50 mM kumush ammiakda olingan mos keladigan namunalarning raqamli fotosuratlari S1-rasmda ko'rsatilgan.
Ag / PVA / PP matoning turli PVA konsentrasiyalarida suv bilan aloqa qilish burchagidagi o'zgarishlar (a), 50 mM kumush ammiak konsentratsiyasida olingan Ag / PVA / PP matoning SEM tasvirlari va glyukoza va kumush ammiakning turli molyar nisbati [(b))) ; (1) PP tolasi, (2) PVA/PP tolasi, (3) molyar nisbati 1:1, (4) molyar nisbat 3:1, (5) molyar nisbat 5:1, (6) molyar nisbat 9: 1], rentgen nurlari diffraktsiya namunasi (c) va SEM tasviri (d) Ag/PVA/PP matosining (d) kumush konsentratsiyasida olingan (kumush ammiak1) (ammiak1) mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM va (6) Ag/PP-30 mM. Reaksiya harorati 60°C.
Shaklda 2c-rasmda hosil bo'lgan Ag/PVA/PP matoning rentgen nurlari diffraktsiyasi ko'rsatilgan. PP tolasi 37 ning diffraktsiya cho'qqisiga qo'shimcha ravishda, 2th = ~ 37,8 °, 44,2 °, 64,1 ° va 77,3 ° da to'rtta diffraktsiya cho'qqisi (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), kristall tekislik (3ublesic natriy yuzi) ga to'g'ri keladi. Kumush ammiak kontsentratsiyasi 5 dan 90 mM gacha oshgani sayin, Ag ning XRD naqshlari keskinroq bo'lib, keyinchalik kristallikning oshishi bilan mos keladi. Sherrer formulasiga ko'ra, 10 mM, 30 mM va 50 mM kumush ammiak bilan tayyorlangan Ag nanozarrachalarining don o'lchamlari mos ravishda 21,3 nm, 23,3 nm va 26,5 nm deb hisoblangan. Buning sababi shundaki, kumush ammiak konsentratsiyasi metall kumush hosil qilish uchun qaytarilish reaktsiyasining harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Kumush ammiakning kontsentratsiyasining ortishi bilan Ag NPlarining yadrolanish va o'sish tezligi oshadi. 2d-rasmda Ag ammiakning turli konsentrasiyalarida olingan Ag/PVA/PP matolarining SEM tasvirlari ko'rsatilgan. Kumush ammiak kontsentratsiyasi 30 mM bo'lganida, Ag NPlarning cho'ktirilgan qatlami nisbatan bir hil bo'ladi. Biroq, kumush ammiak konsentratsiyasi juda yuqori bo'lsa, Ag NP cho'kma qatlamining bir xilligi pasayish tendentsiyasiga ega, bu Ag NP cho'kma qatlamida kuchli aglomeratsiyaga bog'liq bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, sirtdagi kumush nanozarrachalar ikkita shaklga ega: sharsimon va qobiqsimon. Sferik zarrachaning o'lchami taxminan 20-80 nm, qatlamli lateral hajmi esa taxminan 100-300 nm (S2-rasm). O'zgartirilmagan PP mato yuzasida Ag nanopartikullarining cho'kma qatlami notekis. Bundan tashqari, haroratni oshirish Ag NPlarining kamayishiga yordam beradi (S3-rasm), lekin juda yuqori reaktsiya harorati Ag NPlarning tanlab cho'kishiga yordam bermaydi.
Shakl 3a kumush ammiak konsentratsiyasi, cho'ktirilgan kumush miqdori va tayyorlangan Ag / PVA / PP matoning antibakterial faolligi o'rtasidagi bog'liqlikni sxematik tarzda tasvirlaydi. 3b-rasmda kumush ammiakning turli konsentratsiyasidagi namunalarning antibakterial namunalari ko'rsatilgan, bu namunalarning antibakterial holatini bevosita aks ettirishi mumkin. Kumush ammiak kontsentratsiyasi 5 mM dan 90 mM gacha oshganida, kumush yog'inlarining miqdori 13,67 g / kg dan 481,81 g / kg gacha ko'tarildi. Bundan tashqari, kumush cho'kmasining miqdori oshgani sayin, E. coli ga qarshi antibakterial faollik dastlab oshadi va keyin yuqori darajada qoladi. Xususan, kumush ammiak konsentratsiyasi 30 mM bo'lsa, hosil bo'lgan Ag / PVA / PP matosida kumushning cho'kma miqdori 67,62 g / kg, antibakterial darajasi esa 99,99% ni tashkil qiladi. va keyingi strukturaviy xarakteristikalar uchun vakil sifatida ushbu namunani tanlang.
a) antibakterial faollik darajasi va qo'llaniladigan Ag qatlamining miqdori va kumush ammiak konsentratsiyasi o'rtasidagi bog'liqlik; (b) 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM va 90 mM kumush ammiak yordamida tayyorlangan bo'sh namunalar va namunalarni ko'rsatadigan raqamli kamera bilan olingan bakterial madaniyat plitalarining fotosuratlari. Ag/PVA/PP matosining ichak tayoqchasiga qarshi antibakterial faolligi
4a-rasmda PP, PVA/PP, Ag/PP va Ag/PVA/PP ning FTIR/ATR spektrlari ko'rsatilgan. 2950 sm-1 va 2916 sm-1 da sof PP tolasining yutilish chiziqlari –CH3 va –CH2- guruhlarning assimetrik cho’zish tebranishiga, 2867 sm-1 va 2837 sm-1 da esa –CH3 va –CH3 guruhlarning simmetrik cho’zish tebranishiga bog’liq. –CH3 va –CH2–. 1375 sm–1 va 1456 sm–1 dagi yutilish chiziqlari -CH338.39 ning assimetrik va simmetrik siljish tebranishlari bilan bog'liq. Ag / PP tolasining FTIR spektri PP tolasiga o'xshaydi. PP ning assimilyatsiya zonasiga qo'shimcha ravishda, PVA / PP va Ag / PVA / PP matolarining 3360 sm-1 da yangi assimilyatsiya cho'qqisi -OH guruhining vodorod aloqasining cho'zilishi bilan bog'liq. Bu PVA ning polipropilen tolasi yuzasiga muvaffaqiyatli qo'llanilishini ko'rsatadi. Bundan tashqari, Ag / PVA / PP matoning gidroksil assimilyatsiya cho'qqisi PVA / PP matosidan biroz zaifroqdir, bu ba'zi gidroksil guruhlarning kumush bilan muvofiqlashtirilishiga bog'liq bo'lishi mumkin.
FT-IR spektri (a), TGA egri (b) va XPS o'lchov spektri (c) sof PP, PVA / PP mato va Ag / PVA / PP mato va C 1s spektri sof PP (d), PVA / PP PP mato (e) va Ag / PVA / PP matoning Ag 3d cho'qqisi (f).
Shaklda 4c-rasmda PP, PVA/PP va Ag/PVA/PP matolarining XPS spektrlari ko'rsatilgan. Sof polipropilen tolaning zaif O 1s signali sirtda adsorbsiyalangan kislorod elementi bilan bog'liq bo'lishi mumkin; 284,6 eV da C 1s cho'qqisi CH va CC ga tegishli (4d-rasmga qarang). Sof PP tolasi bilan taqqoslaganda, PVA / PP mato (4e-rasm) 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) va eV385 da yuqori ish faoliyatini ko'rsatadi. Bundan tashqari, PVA / PP matoning O 1s spektri 532,3 eV va 533,2 eV41 (S4-rasm) da ikkita tepalik bilan yaqinlashishi mumkin, bu C 1s cho'qqilari C-OH va H-C=O (PVA ning gidroksil guruhlari va aldegid glyukoza guruhi) ga mos keladi, bu ma'lumotlar IR bilan mos keladi. Ag/PVA/PP to'qilmagan mato C-OH (532,3 eV) va HC=O (533,2 eV) ning O 1s spektrini saqlaydi (S5-rasm), 65,81% (atom foiz) C, 22. 89. % O va 11,31% Ag (Fig) dan iborat. Xususan, Ag 3d5/2 va Ag 3d3/2 ning 368,2 eV va 374,2 eV (4f-rasm) cho‘qqilari PVA/PP42 to‘qilmagan mato yuzasida Ag NP lar qo‘shilganligini yana bir bor isbotlaydi.
Sof PP, Ag / PP mato va Ag / PVA / PP matolarining TGA egri chiziqlari (4b-rasm) shuni ko'rsatadiki, ular shunga o'xshash termal parchalanish jarayonlarini boshdan kechiradi va Ag NP ning cho'kishi PP ning termal degradatsiya haroratining biroz oshishiga olib keladi. tolalar PVA/PP tolalari (480 °C (PP tolalari) dan 495 °C gacha), ehtimol Ag to'sig'ining shakllanishi tufayli43. Shu bilan birga, 800 ° C da qizdirilgandan keyin PP, Ag / PP, Ag / PVA / PP, Ag / PVA / PP-W50 va Ag / PP-W50 ning sof namunalarining qoldiq miqdori 1,32%, 16,26% va 13,86% ni tashkil etdi. % mos ravishda 9,88% va 2,12% (bu erda W50 qo'shimchasi 50 ta yuvish siklini bildiradi). Sof PP ning qolgan qismi aralashmalarga, qolgan namunalar esa Ag NPlariga tegishlidir va kumush bilan yuklangan namunalarning qoldiq miqdoridagi farq ularga turli miqdorda kumush nanozarrachalar yuklanganligi bilan bog'liq bo'lishi kerak. Bundan tashqari, Ag / PP matoni 50 marta yuvgandan so'ng, qoldiq kumush miqdori 94,65% ga, Ag / PVA / PP matoning qoldiq kumush miqdori esa taxminan 31,74% ga kamaydi. Bu shuni ko'rsatadiki, PVA bilan qoplangan qoplama AgNPlarning PP matritsasiga yopishishini samarali ravishda yaxshilashi mumkin.
Kiyinish qulayligini baholash uchun tayyorlangan polipropilen matoning havo o'tkazuvchanligi va suv bug'ining o'tkazuvchanligi o'lchandi. Umuman olganda, nafas olish qobiliyati foydalanuvchining issiqlik qulayligi bilan bog'liq, ayniqsa issiq va nam muhitda44. Shakl 5a da ko'rsatilganidek, sof PP ning havo o'tkazuvchanligi 2050 mm / s ni tashkil qiladi va PVA modifikatsiyasidan keyin u 856 mm / s gacha kamayadi. Buning sababi, PP tolasi yuzasida hosil bo'lgan PVA plyonkasi va to'quv qismi tolalar orasidagi bo'shliqlarni kamaytirishga yordam beradi. Ag NP ni qo'llashdan so'ng, PP matoning havo o'tkazuvchanligi Ag NP ni qo'llashda PVA qoplamasining iste'moli tufayli ortadi. Bundan tashqari, kumush ammiak konsentratsiyasi 10 dan 50 mmolgacha oshgani uchun Ag / PVA / PP matolarining nafas olish qobiliyati pasayadi. Buning sababi kumush konining qalinligi kumush ammiak konsentratsiyasining oshishi bilan ortib boradi, bu esa teshiklar sonini va ular orqali suv bug'ining o'tish ehtimolini kamaytirishga yordam beradi.
(a) kumush ammiakning turli konsentratsiyasi bilan tayyorlangan Ag/PVA/PP matolarining havo o'tkazuvchanligi; (b) kumush ammiakning turli konsentratsiyasi bilan tayyorlangan Ag/PVA/PP matolarining suv bug'ini o'tkazishi; (c) Har xil modifikatorlar Turli konsentratsiyalarda olingan Ag Fabric/PVA/PP ning kuchlanish egri chizig'i; (d) Kumush ammiakning turli kontsentratsiyasida olingan Ag/PVA/PP matoning valentlik egri chizig'i (30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida olingan Ag/PVA/PP mato ham ko'rsatilgan) (40 yuvish siklidan keyin PP matolarining tortish egri chiziqlarini solishtiring).
Suv bug'ining o'tish tezligi matoning termal qulayligining yana bir muhim ko'rsatkichidir45. Ma'lum bo'lishicha, matolarning namlik o'tkazuvchanligiga asosan nafas olish va sirt xususiyatlari ta'sir qiladi. Ya'ni, havo o'tkazuvchanligi asosan teshiklar soniga bog'liq; sirt xossalari suv molekulalarining adsorbsion-diffuziya-desorbsiyasi orqali gidrofil guruhlarning namlik o'tkazuvchanligiga ta'sir qiladi. 5b-rasmda ko'rsatilganidek, sof PP tolasining namlik o'tkazuvchanligi 4810 g / (m2 · 24h). PVA qoplamasi bilan yopishtirilgandan so'ng, PP tolasidagi teshiklar soni kamayadi, lekin PVA / PP matoning namlik o'tkazuvchanligi 5070 g / (m2 · 24 soat) ga oshadi, chunki uning namlik o'tkazuvchanligi asosan sirt xususiyatlari bilan belgilanadi. gözenekler emas. AgNPs yotqizilgandan so'ng, Ag / PVA / PP matoning namlik o'tkazuvchanligi yanada oshdi. Xususan, 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida olingan Ag / PVA / PP matoning maksimal namlik o'tkazuvchanligi 10300 g / (m2 · 24h). Shu bilan birga, kumush ammiakning turli kontsentratsiyasida olingan Ag / PVA / PP matolarining turli xil namlik o'tkazuvchanligi kumush cho'kma qatlamining qalinligi va uning teshiklari sonidagi farqlar bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Matolarning mexanik xossalari ularning xizmat muddatiga, ayniqsa qayta ishlanadigan materiallar sifatida kuchli ta'sir qiladi46. Shakl 5c Ag / PVA / PP matoning kuchlanish kuchlanish egri chizig'ini ko'rsatadi. Sof PPning kuchlanish kuchi atigi 2,23 MPa ni tashkil qiladi, 1 og'irlikdagi PVA / PP matoning kuchlanish kuchi sezilarli darajada 4,56 MPa ga ko'tariladi, bu PVA PP matoning kapsüllenmesi uning mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilashga yordam beradi. xususiyatlari. PVA / PP matoning uzilishdagi kuchlanish kuchi va cho'zilishi PVA modifikatorining konsentratsiyasining ortishi bilan ortadi, chunki PVA plyonkasi stressni buzishi va PP tolasini mustahkamlashi mumkin. Biroq, modifikator konsentratsiyasi 1,5 og'irlik% gacha oshganda, yopishqoq PVA polipropilen matoni qattiq qiladi, bu esa kiyish qulayligiga jiddiy ta'sir qiladi.
Sof PP va PVA / PP matolari bilan solishtirganda, Ag / PVA / PP matolarining uzilishdagi kuchlanish kuchi va cho'zilishi yanada yaxshilanadi, chunki PP tolalari yuzasida bir xil tarqalgan Ag nanopartikullari yukni taqsimlashi mumkin47,48. Ko'rinib turibdiki, Ag / PP tolasining kuchlanish kuchi toza PPdan yuqori bo'lib, 3,36 MPa ga etadi (5d-rasm), bu Ag NPlarining kuchli va mustahkamlovchi ta'sirini tasdiqlaydi. Xususan, 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida (50 mM o'rniga) ishlab chiqarilgan Ag / PVA / PP mato maksimal tortishish kuchi va uzilishda cho'zilishni ko'rsatadi, bu hali ham Ag NPlarning bir xil cho'kishi, shuningdek, bir xil cho'kma bilan bog'liq. Kumush ammiakning yuqori konsentratsiyasi sharoitida kumush NPlarni yig'ish. Bundan tashqari, 40 ta yuvish siklidan so'ng, 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida tayyorlangan Ag / PVA / PP matoning uzilishdagi cho'zilish kuchi va cho'zilishi mos ravishda 32,7% va 26,8% ga kamaydi (5d-rasm), bundan keyin yotqizilgan kumush nanozarrachalarning kichik yo'qolishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Shakllar 6a va b 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida 0, 10, 20, 30, 40 va 50 tsikllarda yuvilganidan keyin Ag / PVA / PP mato va Ag / PP matolarining raqamli kamera fotosuratlarini ko'rsatadi. To'q kulrang Ag / PVA / PP mato va Ag / PP mato yuvishdan keyin asta-sekin ochiq kulrang rangga aylanadi; va yuvish paytida birinchisining rangi o'zgarishi ikkinchisi kabi jiddiy emas ko'rinadi. Bundan tashqari, Ag / PP mato bilan solishtirganda, Ag / PVA / PP matoning kumush tarkibi yuvishdan keyin nisbatan sekin kamaydi; 20 yoki undan ko'p marta yuvilgandan so'ng, birinchisi ikkinchisiga qaraganda yuqori kumush tarkibini saqlab qoldi (6c-rasm). Bu shuni ko'rsatadiki, PP tolalarini PVA qoplamasi bilan qoplash Ag NP ning PP tolalariga yopishishini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. 6d-rasmda 10, 40 va 50 tsikllar davomida yuvilganidan keyin Ag / PVA / PP mato va Ag / PP matolarining SEM tasvirlari ko'rsatilgan. Ag/PVA/PP matolari yuvish vaqtida Ag/PP matolariga qaraganda kamroq Ag NP ni yo'qotadi, chunki yana PVA qoplama qoplamasi Ag NP ning PP tolalariga yopishishini yaxshilashga yordam beradi.
(a) 0, 10, 20, 30, 40 va 50 sikl (1-6) davomida yuvilgandan keyin raqamli kamera bilan olingan (30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida olingan) Ag/PP matolarining fotosuratlari; (b) Ag/PVA/PP 0, 10, 20, 30, 40 va 50 sikl (1-6) davomida yuvilgandan keyin raqamli fotoapparat (30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida olingan) bilan olingan matolarning fotosuratlari; (c) yuvish davrlari bo'yicha ikkita matoning kumush tarkibidagi o'zgarishlar; (d) 10, 40 va 50 yuvish davrlaridan keyin Ag / PVA / PP mato (1-3) va Ag / PP mato (4-6) SEM tasvirlari.
7-rasmda Ag/PVA/PP matolarining 10, 20, 30 va 40 yuvish davrlaridan keyin E. coli ga qarshi antibakterial faolligi va raqamli kamera fotosuratlari ko'rsatilgan. 10 va 20 marta yuvishdan so'ng, Ag / PVA / PP matolarining antibakterial ko'rsatkichlari 99,99% va 99,93% bo'lib, mukammal antibakterial faollikni namoyish etdi. Ag / PVA / PP matoning antibakterial darajasi 30 va 40 marta yuvishdan keyin biroz kamaydi, bu uzoq muddatli yuvishdan keyin AgNPlarning yo'qolishi bilan bog'liq edi. Biroq, 40 marta yuvishdan keyin Ag / PP matoning antibakterial darajasi faqat 80,16% ni tashkil qiladi. Ko'rinib turibdiki, 40 yuvish davridan keyin Ag / PP matoning antibakterial ta'siri Ag / PVA / PP matosidan ancha past.
(a) E. coli ga qarshi antibakterial faollik darajasi. (b) Taqqoslash uchun 10, 20, 30, 40 va 40 tsikllar uchun 30 mM kumush ammiak konsentratsiyasida Ag / PP matoni yuvgandan keyin raqamli kamera bilan olingan Ag / PVA / PP matoning fotosuratlari ham ko'rsatilgan.
Shaklda 8-rasmda ikki bosqichli rulonli rulonli marshrut yordamida katta hajmdagi Ag / PVA / PP matoni ishlab chiqarish sxematik ko'rsatilgan. Ya'ni, PVA / glyukoza eritmasi ma'lum vaqt davomida rulon ramkasida namlangan, so'ngra tashqariga chiqarilgan va keyin xuddi shu tarzda kumush ammiak eritmasi bilan singdirilgan Ag / PVA / PP matoni olish uchun. (8a-rasm). Olingan Ag/PVA/PP mato 1 yil qolsa ham mukammal antibakterial faollikni saqlab qoladi. Ag / PVA / PP matolarini keng miqyosda tayyorlash uchun hosil bo'lgan PP nonwovenlar uzluksiz rulon jarayonida singdirildi va keyin PVA / glyukoza eritmasi va kumush ammiak eritmasidan ketma-ket o'tdi va qayta ishlandi. ikkita usul. Biriktirilgan videolar. Emdirish vaqti rolik tezligini sozlash orqali nazorat qilinadi va adsorbsiyalangan eritma miqdori roliklar orasidagi masofani sozlash orqali nazorat qilinadi (8b-rasm), shu bilan maqsadli Ag/PVA/PP katta hajmdagi (50 sm × 80 sm) mato bo'lmagan mato olinadi. ) va yig'ish rulosi. Butun jarayon oddiy va samarali bo'lib, keng ko'lamli ishlab chiqarishga yordam beradi.
Katta o'lchamli maqsadli mahsulotlarni ishlab chiqarishning sxematik diagrammasi (a) va Ag / PVA / PP mato bo'lmagan materiallarni ishlab chiqarish uchun rulonli jarayonning sxematik diagrammasi (b).
Kumush o'z ichiga olgan PVA / PP nonwovenlar oddiy in-situ suyuq fazali cho'kma texnologiyasi yordamida rulon-to-roll yo'nalishi bilan birlashtirilgan holda ishlab chiqariladi. PP mato va PVA / PP mato bilan solishtirganda, tayyorlangan Ag / PVA / PP mato bo'lmagan matoning mexanik xususiyatlari sezilarli darajada yaxshilanadi, chunki PVA muhr qatlami Ag NP ning PP tolalariga yopishishini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Bundan tashqari, PVA / glyukoza eritmasi va kumush ammiak eritmasi konsentratsiyasini sozlash orqali Ag / PVA / PP to'qilmagan matodagi PVA ning yuklanish miqdori va kumush NP larning tarkibi yaxshi nazorat qilinishi mumkin. Xususan, 30 mM kumush ammiak eritmasi yordamida tayyorlangan Ag/PVA/PP to‘qilmagan mato eng yaxshi mexanik xususiyatlarni ko‘rsatdi va 40 yuvish siklidan keyin ham E. coli ga qarshi mukammal antibakterial faollikni saqlab qoldi, bu esa ifloslanishga qarshi yaxshi salohiyatni ko‘rsatdi. PP to'qilmagan material. Boshqa adabiyot ma'lumotlari bilan solishtirganda, biz tomonidan oddiy usullar yordamida olingan matolar yuvishga nisbatan yaxshi qarshilik ko'rsatdi. Bundan tashqari, hosil bo'lgan Ag / PVA / PP to'qilmagan mato ideal namlik o'tkazuvchanligi va kiyish qulayligiga ega, bu esa uni sanoat ilovalarida qo'llashni osonlashtiradi.
Ushbu tadqiqot davomida olingan yoki tahlil qilingan barcha ma'lumotlarni (va ularni qo'llab-quvvatlovchi ma'lumotlar fayllarini) qo'shing.
Russell, SM va boshqalar. COVID-19 sitokin bo'roniga qarshi kurashish uchun biosensorlar: oldinda muammolar. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V va Harkey A. COVID-19 va ko'p organli javoblar. joriy. savol. yurak. 45, 100618 (2020 yil).
Chjan R va boshqalar. Xitoyda 2019 yilda koronavirus bilan kasallanganlar soni bo'yicha hisob-kitoblar bosqich va endemik hududlar bo'yicha tuzatilgan. old. dori. 14, 199–209 (2020).
Gao J. va boshqalar. Elektromagnit parazitlardan himoya qilish uchun moslashuvchan, superhidrofobik va yuqori o'tkazuvchan to'qilmagan polipropilen mato kompozit materiali. Kimyoviy. muhandis. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. va boshqalar. Ko'p funktsiyali poliakrilonitril/kumush nanokompozit plyonkalarni ishlab chiqish: antibakterial faollik, katalitik faollik, o'tkazuvchanlik, UV himoyasi va faol SERS sensorlari. J. Matt. resurs. texnologiyalar. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U va Parajuli N. Kumush nanozarralar bo'yicha joriy tadqiqotlar: sintez, xarakteristikalar va ilovalar. J. Nanomateriallar. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Xu Yong, Ma Jian, Tong YDN Kumushga asoslangan Supero'tkazuvchilar siyohni tayyorlash va uni chastotali tanlangan sirtlarga qo'llash uchun oddiy jarayon. Nanotexnologiya 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. va boshqalar. Gipertarmoqli polimerlar kumush nanozarrachalardan moslashuvchan sxemalarni inkjet bosib chiqarish uchun stabilizator sifatida foydalanish imkonini beradi. R. Shuker. Kimyoviy. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P va Kawasaki HJML Moslashuvchan sensorlarda potentsial ilovalar uchun kumush nanozarrachalarni o'z-o'zidan yig'ish orqali ishlab chiqarilgan Supero'tkazuvchilar barg tomirlari tarmoqlari. Matt. Rayt. 284, 128937,1-128937,4 (2020).
Li, J. va boshqalar. Kumush nanozarrachalar bilan bezatilgan kremniy nanosferalar va massivlar sirtni kengaytirilgan Ramanning tarqalishi uchun potentsial substratlar sifatida. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. va boshqalar. Keng miqyosli moslashuvchan sirt yuqori signal barqarorligi va bir xilligi bilan yaxshilangan Raman tarqalish sensori (SERS). ACS ilovasi Matt. Interfeyslar 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG va boshqalar. Kumush nanozarrachalar (Ag-FNRs) bilan bezatilgan fulleren nanorodlarining ierarxik heterostrukturasi samarali yagona zarracha mustaqil SERS substrati bo'lib xizmat qiladi. fizika. Kimyoviy. Kimyoviy. fizika. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE va Ahmad, HB. Bo'yoq-katalizli degradatsiya paytida gomometalik va heterometalik agarga asoslangan nanostrukturalarni qiyosiy o'rganish. baynalmilallik. J. Biol. Katta molekulalar. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mixail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS va Ahmad, HB aromatik ifloslantiruvchi moddalarni kamaytirish uchun metallga bog'liq nanokataliz. chorshanba. fan. ifloslantirish. resurs. baynalmilallik. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB va Emam HE Uch yadroli qobiqli (Ag-Au-Pd) nanostrukturalari xona haroratida suvni potentsial tozalash uchun urug'lardan o'stirildi. polimer. sinov. 89, 106720 (2020 yil).
Xabar vaqti: 26-noyabr-2023