纳米陶瓷范文

导语：如何才能写好一篇纳米陶瓷，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

一.纳米复相陶瓷的制备方法

制备纳米复相陶瓷的目标是使陶瓷基体结构中均匀分散纳米级颗粒，并使这些颗粒进入基体内部形成“内晶”结构。常见制备纳米复相陶瓷的方法有：

1．1 机械混合分散一成形一烧结法

将纳米粉末掺入到基体粉末中进行混合、球磨、成形、烧结得到纳米复相陶瓷。该方法的优点是制备工艺简单，不足之处是球磨本身不能完全破坏纳米颗粒间的团聚，不能做到2相组成的均匀分散。若在机械混合的基础上使用大功率超声波以破坏团聚，并调整体系的ph值或使用适量分散剂，可使最终的分散性有一定的改善。另外，由于球磨介质的磨损，会带入一些杂质给纳米复相陶瓷的性能带来不利影响，如将a1o、tic、cr2o 按一定比例在酒精介质中球磨72 h，在真空中干燥，采用石墨模具在1 750℃ 、25 mpa压力下n 气氛热压烧结20 min，得到a1o 一tic复相陶瓷；由氩气保护，利用该方法可制得aio 与合金的复相陶瓷。

1．2 复合粉末一成形一烧结法

复合粉末的制备是利用化学、物理过程直接制取基质与弥散相在一起完成的。该复合粉末均匀分布，对其进行成形后采取不同的方法进行烧结，可获得纳米复相陶瓷。制备纳米复合粉末的方法有：化学气相沉积法、碳热还原氧化法以及溶胶一凝胶法等。

......

目录

一.纳米复相陶瓷的制备方法

二．纳米复相陶瓷研究的实例

三.纳米复相陶瓷的性能

参考资料

参考文献

1 梁忠友．纳米复相陶瓷研究进展．全国性建材科技期刊— — 陶瓷，1999(4)：10—11

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18 王宏志，高濂，归林华，等． sic纳米复合材料的制备及性能．无机材料学报，1999，14(2)：280～286

19 .

简单介绍

摘

要：20世纪80年代中期发展起来的纳米复相陶瓷，对陶瓷材料的性能产生重大的影响，为材料的利用开拓了一个新的领域，已成为材料科学研究的热点之一。

篇2

超级纳米陶瓷漆 石粉变黄金

我厂发明成功用99%的石粉，加入1%的几种食品级化工原料，经混溶复合，红外微波改性，瞬间变成超级纳米陶瓷漆，可广泛用于室内外墙面装饰。产品粉末状，加水拌匀即可施工，不用先刮腻子再刷乳胶漆，而是打底做面一次完成，省工省时，效果如陶瓷般坚硬洁白，光滑如镜，不起皮，不开裂，具备超强的耐污性，水洗万次无损伤。每吨成本约500元，市售参考价6000元，关键是产品不含任何有毒有害物质，不含甲醛，绿色环保，通过国家建材认证，整体装饰效果超过任何一种墙体漆。广东苗经理原来生产涂料乳胶漆，年收入30万，而投资超级纳米陶瓷漆，6个月销售800吨，获利200多万，为表达感激之情给我厂寄来礼品。目前国内高档乳胶漆售价高达每吨五万，抗甲醛墙体漆每吨售十几万，欢迎读者带任何一种墙体漆涂料前来打擂台，不怕不识货，就怕货比货，我厂面向全国提供全套设备技术。

超级纳米胶粘剂

用沙子石粉赚大钱

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超级纳米塑胶漆

墙体装饰大商机

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特大喜讯 又一个财富神话

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声明：凡是从我厂学过技术的老朋友优先加盟。

单位：青岛市平度现代工艺制品厂

总部：青岛市延安三路105号石油大厦1002

篇3

关健词：轻质砖；发白；新型纳米防污；三次打蜡；电干燥

1 引言

轻质陶瓷砖的定义是以陶瓷原料或工业废料为主要原料经成形、高温烧成等生产工艺制成的低容重陶瓷砖（容重不大于1.50 g/cm3）。配方中加入抛光废渣（碳化硅为主的磨料磨具废渣可以加入30%左右），对于减少陶瓷抛光废渣污染，改善生态环境有重大意义。由某陶瓷企业作为起草单位负责制定的《轻质陶瓷砖》（JC/T 1095-2009）2010年正式实施。其最早的工程应用就是“广佛地铁”，因轻质砖优异的加工性能，该工程的砖材利用率可达到95%以上（优一合）。当时的产品是不抛砖系列，国标中也未出现对于防污性能的要求。但随着二次布料甚至喷墨轻质砖的开发和外墙干挂的深度应用，对于轻质抛光砖的防污性能也提出了更高要求。使用普通的纳米蜡水无法解决打蜡均匀性和砖面发白的问题，严重影响了产品的最终质量和施工效果。之前使用新型纳米蜡水都要将轻质砖抛光后先放置24 h以上，才会减少发白问题的产生，而且还要考虑天气的湿度因素，严重影响生产效率。由某陶瓷企业和蜡水供应商经过深入研究，反复实验，终于成功达到一次下线后防污性能达标和避免发白的质量要求。

2 定义

发白：指的是轻质砖打蜡后期因内部水分与蜡水结合产生白色粉末颗粒，影响装饰效果的一种缺陷。如图1。

水印：轻质砖抛光下线时，因砖体含水量较高，人工捡砖会在砖表面形成手印等印记，影响砖面质量。

新型纳米防污：因轻质砖经抛光后砖面小孔洞较多，使用普通纳米蜡水A+B无法形成保护薄膜，只能研发新型纳米防污剂，使得蜡水之间产生化学反应形成透明薄膜，可以经受油性笔（行业通用检测方法）、水泥、墨汁以及脚踩的严格防污检测。

3 实验内容

3.1不同形式蜡水的效果呈现

将不同形式的蜡水分别涂于抛光砖面后的效果呈现如表1、表2所示。

3.2放置时间与含水率的关系

轻质砖抛光下线后放置时间与含水率的关系（取砖的中心部位），如表3。

3.3实验结果

在对发白部位的处理过程中发现：发白部位的U蜡相对不发白部位的U蜡要薄，而经实验发现打U蜡厚的地方颜色会深一些。

4 原因分析

（1）蜡水发白

轻质砖发白主要还是U蜡引起，而U蜡发白的原因是U蜡与水有接触。

（2）打蜡不匀

U蜡在砖面的分布不均匀会引起色差现象。

5 避免U蜡发白应采取的措施

为避免U蜡发白，可采取下列几项措施：

（1）消除轻质砖自身所含水份：控制砖的含水率。按目前实验结果暂定为0.05%以下。

（2）消除轻质砖打DH1蜡、DH2蜡过程中蜡水自身所带的水份：纳米机后加装轴流风机，除去砖面水份。

（3）U蜡要求全部覆盖砖面，且要求涂布均匀：用三个滴头滴U蜡（左、中、右），要求使用U3蜡的打蜡机将轻质砖U蜡涂满砖面、涂布平滑。及时更换打U蜡的海绵，避免U蜡硬化在砖的表面留下蜡的条纹。

（4）消除U蜡固化过程中的水份：加装发热管。

（5）确定打蜡操作流程。

进砖电干燥（38KW石英发热管，温控150℃，总长12 m，如图2所示）打第一道蜡水（DH1蜡，用打A液的磨头打） 经1～2个风机吹砖面打第二道蜡水（ DH2蜡，使用打A液的磨头，最后三个磨头改为羊毛轮磨盘）要求将砖面的温度提升到40℃以上（电干燥）经2～3个风机吹干过U蜡打蜡机（30KW石英发热管20条）下线。

（6）操作注意事项（表4）。

篇4

【摘要】 ［目的］评估纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料组织相容性。［方法］根据ISO10993-1标准，采用细胞毒性试验、急性毒性试验、溶血试验和体内植入(90 d)试验对纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料组织相容性进行评估。［结果］纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料组织相容性的细胞毒性评分小于I级，细胞生长无明显抑制现象，无急性毒性反应，无溶血反应，体内植入符合植入材料生物学评价要求。［结论］纳米羟基磷灰石-二氧化锆生物陶瓷材料具有良好的组织相容性，作为骨组织工程中生物支架材料具有广阔临床应用前景。

【关键词】 羟基磷灰石　二氧化锆　组织相容性

Abstract: ［Objective］To evaluate the histocompatibility of nano hydroxyapatite-zirconia composite bioceramic. ［Methods］According to the standard of ISO 10993-1，cytotoxicity experiment，acute toxicity test，hemolysis test and in vivo implantation(90 days) test were conducted to evaluate the histocompatibility of nano hydroxyapatite-zirconia composite bioceramic.［Results］The score of cytotoxicity experiment was lower than grade I，and there was no significant inhibition of cell growth，no acute toxic reaction or hemolytic reaction.And the in vivo implantation met the requirements of the biological evaluation of implant materials.［Conclusion］Nano hydroxyzpatie-zirconia composite bioceramic showed a good histocompatibility.It has a broad prospect as a biomaterial scaffold in the bone tissue engineering.

Key words：hydroxyapatite; zirconia; histocompatibility

生物陶瓷是目前骨组织工程常用的支架材料，传统的生物陶瓷材料由于粒径较大，气孔大，其脆性及弹性模量较大，影响了在生物医学领域的应用［1］。由哈尔滨工业大学材料学院与哈尔滨医科大学附属第二医院骨外科共同研究制备的纳米羟基磷灰石-40%二氧化锆(nano hydroxyapatite-40%zirconia，nano HA-40%ZrO2)陶瓷材料强度、硬度、韧性和超塑性上都得到提高，如在人工器官制造，临床应用等方面将比传统陶瓷有更广泛的应用并具有极大的发展前景。本研究选用细胞毒性试验、急性毒性试验、溶血试验，植入实验评价纳米HA-40%ZrO2组织相容性，初步评价该材料应用于临床医学的可行性。

1 材料和方法

1.1 材料的制备与浸提液提取

HA／40%ZrO2、HA由哈尔滨工业大学材料学院与哈尔滨医科大学附属第二医院骨外科共同研究制备，用溶胶-凝胶(sol-gel)法制成纳米羟墓磷灰石粉粒(HA)［2］，然后将质量比按60%纳米HA+40%二氧化锆比例配制，纳米HA和二氧化锆粉体经充分研磨后得到纳米羟基磷灰石／二氧化锆复合粉体，采用热压低温烧结技术磨削制成3 mm×3 mm×5 mm长方体。将经过环氧乙烷灭菌的上述复合材料以1 g材料／5 ml介质的比例，放入生理盐水或小牛血中，37℃恒温箱中静置浸提72 h制备成HA／40%ZrO2浸提液，过滤除菌，4℃冰箱保存备用。

1.2 细胞毒性试验

1.2.1 实验方法

采用L929细胞(哈尔滨医科大学遗传实验室馈赠)经复苏、传代后，将细胞培养基配制1×104个／ml细胞悬液分注于96孔塑料培养皿中，每孔100 μl，每组每观察期至少8孔，细胞培养箱内培养24 h。然后弃去原培养基，用PBS洗涤2次，试验组加入100 μl小牛血清浸提液，阴性对照组加入100 μl小牛血清，阳性对照组加入64 g/L苯酚溶液，继续培养1、2 d和3 d。弃去培养皿中的浸提液和培养基，加入20 μl/孔的MTT液，继续培养6 h，吸去原液，加入150 μl／孔二甲亚砜，振荡10 min，在BECKMAN DU640紫外分光光度计以500 nm波长测定吸光度OD值，并计算细胞的相对增殖度(RGR)。RGR=(试验组OD值-空白OD值)／(阴性对照组OD值-空白OD值)

1.2.2 细胞毒性分级与判定

RGR≥100%评为0级；RGR在75%～99%之间评为I级；RGR在50%～74%之间评为II级；RGR在25%～49%之间评为Ⅲ级；RGR在1%～24%之间评为Ⅳ级；RGR为0时评为V级)。实验结果为1或0级反应为合格，实验结果为Ⅱ级反应时需结合细胞形态综合评价，实验结果为Ⅲ～V级反应为不合格。

1.3 急性全身毒性试验

1.3.1 动物分组及实验方法

将20只昆明小鼠(哈尔滨医科大学附属第二医院动物实验中心提供)，雌雄各半，体重（20±2.0） g，随机均分为实验组和对照组，实验组用生理盐水HA／40%ZrO2材料浸提液，对照组用生理盐水，均以50 ml／kg剂量通过小鼠腹腔注射，观察注射后24、48和72 h动物的一般状态、毒性表现。

1.3.2 结果评定

72 h内实验组反应小于对照组为符合要求；实验组中40%死亡，或60%出现明显毒性反应，或动物普遍出现进行性体重下降为不符合要求。

1.4 溶血试验

1.4.1 制备新鲜稀释血

经肘前静脉抽取健康人(8人，男性)静脉血4 ml，混入3.2%柠檬酸钠缓冲剂0.4 ml，加入生理盐水5 ml进行稀释即制备出新鲜稀释血。

1.4.2 实验分组及方法

实验组取HA／40%ZrO2浸提液10 ml，阴性对照组取9 g/L生理盐水10 ml，阳性对照组取蒸馏水10 ml，每组各取8个试管，将所有试管放入37℃恒温箱中水浴30 min，各试管内分别加入新鲜稀释血0.2 ml轻摇，37℃恒温保留60 min，3 000 r/min离心5 min，取上清液在紫外分光光度仪上测定545 nm处的光吸收度(A)。溶血率计算公式：溶血率=(实验组吸光度-阴性对照组吸光度)／(阳性对照组吸光度-阴性对照组吸光度)×100%

1.4.3 结果评定

溶血率

1.5 肌肉内种植实验

1.5.1 实验分组及方法

选用Wister大鼠40只(哈尔滨医科大学附属第二医院动物实验中心提供)，雌雄各半，体重（220±25） g，随机分为术后第7、15、30、90 d 4组，每组10只。将HA-40%ZrO2材料块环氧乙烷消毒后备用。常规麻醉消毒，在大鼠脊柱右侧1.0 cm处做切口，分离竖脊肌，于肌肉内植入HA／40%ZrO2材料块，缝合肌膜和皮肤。术后每日予以青霉素20万U肌注，连续3 d，于术后第7、15、30、90 d取材。

1.5.2 观察指标

大体观察：观察术后大鼠饮食、活动、切口反应；肉眼下观察有无材料外露，材料表面的包膜形成情况、有无红肿等。病理学观察：术后各时相点连同材料、包膜和样品周围0.5～1.0 cm厚的肌肉共同取出，常规HE染色，每个标本取3张切片。在光学显微镜下观察材料周围包膜形成情况和组织反应情况。

1.6 统计学处理

应用SPSS 11.0统计软件对实验数据进行统计分析，计量资料两组间均数比较采用t检验，多组间均数比较采用单因素方差分析。

2 结果

2.1 细胞毒性试验

HA／40%ZrO2试验组及阴性对照组，随着培养时间延长，OD值均有增加，阳性组OD值无增加，空白组OD值为0.041。实验组与阴性对照组同一时间组间比较差异无显著性(P>0.05)，与阳性对照组比较差异有显著性(P

2.2 急性全身毒性实验

实验小鼠均无死亡、进食正常，无惊厥、呼吸抑制、腹泻、运动减少和体重下降等不良反应，评价属无毒级。组间小鼠体重增加量比较差异无显著性(P>0.05)，小鼠体重增加量见表2。表1 细胞毒性实验各组OD值，RGR和细胞毒性分级分组培养24 hOD值RGR（略）

2.3 溶血实验

HA／40%ZrO2浸提液组吸光度为0.040±0.003，阴性对照组吸光度为0.009±0.001，阳性对照组吸光度为0.988±0.031，根据溶血率公式计算HA-40%ZrO2材料浸提液的溶血率为3.17%，溶血率

2.4 肌肉内植入实验

2.4.1 大体观察

各组实验动物术后当天开始进食且活动正常，创口无明显出血、渗出，术后5 d创口愈合良好。未见皮肤破溃、植入物外露等现象。将包绕HA-40%ZrO2材料的组织切开，术后第7、15 d时无明显包膜形成，第30、90 d时可见包膜组织，包膜随时间延长逐渐变薄。表2 急性全身毒性实验体重变化情况（略）

2.4.2 组织病理学检查

材料植入大鼠竖脊肌植入后7 d，试样周围可见以嗜中性粒细胞浸润为主的炎性反应，可见吞噬细胞，无囊壁形成（图1）；植入15 d后试样周围有少量嗜中性粒细胞、淋巴细胞浸润和巨细胞；试样周围可见小血管与纤维母细胞增生，开始形成疏松囊壁（图2）；植入30 d后，试样周围可见少量淋巴细胞，试样周围可见纤维母细胞与胶原纤维，并已形成纤维囊腔结构（图3）；植入90 d后试样周围未见或仅见极少量淋巴细胞，纤维化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄（图4）。

3 讨论

生物陶瓷是目前骨组织工程常用的支架材料，常用的是以羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)粉料为原料［2］，经高温烧结即得到的生物羟基磷灰石陶瓷，由于其粒径较大，气孔大，其脆性及弹性模量较大，影响了在生物医学领域的应用［3］。纳米生物复合材料是将纳米微粒与其他材料复合制成各种复合材料从而获得许多优良特征［4］。氧化锆(ZrO2)具有良好的耐磨性、抗生理腐蚀性和好的生物相容性，而且其强度、断裂韧性指标也高于其他所有的生物陶瓷材料，作为第二相颗粒加入到HA涂层中可以显著提高涂层材料的力学性能 ［5］。目前国内外已制备出含有(10%～70%)ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料［6］，其强度和韧性等综合性能可达到甚至超过致密骨骼的相应性能［7、8］。其ZrO2含量越高其力学性能提高越明显，但由于金属离子效应，吸附在材料表面的组织生物分子的化学组成将会发生相应的变化。为探索在力学性能和组织相容性上达到平衡，由哈尔滨工业大学材料学院与哈尔滨医科大学附属第二医院骨外科共同研究制备成HA／40%ZrO2，其在强度、硬度和韧性上都得到显著提高。

当生物材料植入人体后，材料周围组织(组织细胞，水，离子和生物分子及其他物质的体液)的组成是非常复杂的，表现的形式也多种多样。组织相容性是指材料与活体组织之间相互容纳的程度，即材料的植入或接触对组织的组成，形态结构和功能的影响［9］。目前，人们对生物材料与骨的相容性研究主要包括三部分：(1)用体外细胞培养法研究其细胞相容性；(2)用体内种植实验研究其组织相容性；(3)临床研究其组织相容性。

本实验测定HAp2ZrO2复合陶瓷的生物学性能首先采用体外细胞毒性实验，选用的四唑盐(MMT)法是一种国际标准检测细胞存活和生长的方法，其原理是活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源的MTT还原为难溶性的蓝紫色结晶物(Formazan)并沉积在活细胞中，而死亡细胞对MTT不起作用，因此死亡细胞不会被染色。由于MTT结晶物形成量与细胞数呈正比，OD值就能间接反映活细胞数量。通过计算出不同浓度试验材料浸提液作用下的细胞增殖度，可以对该材料的细胞毒性作用作出可靠的定量评价。结果显示24 h、48 h后的各组HA／40%ZrO浸提液细胞毒性分级均为0级，72 h后的各组HA／40%ZrO2浸提液细胞毒性分级0或1级别，且与阴性对照组相比无明显差异，由此说明HA／40%ZrO2无细胞毒性作用。

体内植入试验可从宏观和微观水平来评价组织工程支架材料对组织的局部反应，包括早期的炎症反应和随后的纤维增生反应。通过体内植入试验结果可见，材料在大鼠肌肉内埋植后，均未出现任何坏死、纤维化、异位骨化和囊性改变。镜下可见在早期(7 d)出现以嗜中性粒细胞浸润为主的急性非特异性炎症反应，多由于手术创伤、继发性微生物侵入引起的细菌性炎症或者植入物抑制局部的免疫应答能力而产生急性炎症反应。植入15 d后，材料周围嗜中性粒细胞减少，可见淋巴细胞、巨细胞，转入慢性无菌性炎症表现，并可见纤维母细胞与胶原纤维，开始形成疏松囊壁。植入30 d后，炎症反应明显减轻并伴有纤维增生反应，植入90 d后，炎症反应基本消失，纤维化囊壁致密且较初期薄。说明材料对正常组织已无刺激作用。符合植入物正常病理变化及评定标准［10］，说明HA／40%ZrO2与周围组织有良好的相容性。

在临床方面研究其组织相容性，采用的全身急性毒性试验和溶血试验，根据结果提示由于HA和ZrO2为惰性材料，其在生物体内化学性质稳定，无组成元素溶出，因此不会因材料可溶性残余分子的化学作用导致生物体急性反应及溶血作用，说明HA／40%ZrO2无全身急性毒性及溶血反应。

本实验表明纳米羟基磷灰石-40%二氧化锆生物陶瓷材料具有良好的组织相容性，考虑到其力学性质的优越性，其作为骨组织工程增韧材料、关节和口腔修复材料具有广阔的临床应用前景。在临床应用之前，该纳米生物材料还需进一步研究遗传毒性及长期植入试验，观察长期植入生物体内后复合材料的化学、力学稳定性及材料微小颗粒溶解情况，为临床应用奠定基础。

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篇5

【关键词】陶瓷材料；口腔医学；应用现状

【中图分类号】R78 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2011）11-1981-01

1 氧化锆陶瓷

1.1 氧化锆全瓷牙修复体

德国Vita公司开发的In- ceram技术是制作高强度、低收缩全瓷冠的技术，也是牙科陶瓷全冠制作中惟一使用其专利技术命名的制作技术。Suarez等认为 In- ceram氧化锆陶瓷后牙固定义齿经过 3 年的临床观察是可以被应用的，但该材料被推荐为局部固定义齿修复方法之前，还需要进行长期的临床研究。此外，Kohal等报道了一个临床应用氧化锆陶瓷为种植体全冠系统成功的病案，并指出能改变灰色牙龈的材料是氧化锆陶瓷。Piwowarczky等认为，3M公司的 Lava All- Ceramic系统（ 是以高强度的氧化锆陶瓷为核心的全瓷修复系统）能广泛地用于前牙和后牙的局部固定义齿修复中。

1.2 氧化锆陶瓷作为根桩的应用

氧化锆陶瓷桩核在Y- Ce- TZP 制作中应用较为广泛，因为这样既可以保留Y- TZP 陶瓷的高强度，又具有 Ce- TZP 陶瓷的高韧性；另一方面 Ce- Y- Mg 复合稳定剂能够对氧化锆陶瓷起到很好的增韧，增强效果。由于其强度高、韧性好，力学性能能够满足牙科桩钉的要求，因此可用于氧化锆桩核的制作。制作过程为预成氧化锆棒做桩核蜡形的核心，包埋铸瓷，试戴粘固同常规。由于氧化锆陶瓷是一种高强度瓷，具有较高的抗弯强度，而与之匹配的特制铸造陶瓷又能于氧化锆桩结合在一起构成瓷桩核，因此不但透光性好，而且力学性能超群。

1.3 氧化锆陶瓷在牙种植方面的应用

在氧化钴陶瓷在牙种植方面的应用中，很多学者认为通过基桩颜色改善美观可以通过设计铝锆可切削基桩，用于修复上颌前牙区的单个牙缺失。这种美观的可切削陶瓷前牙种植基桩是通过氧化铝、氧化钸和氧化锆烧结成一定形态的基桩胚体，可切削加工，然后玻璃料渗透而成。Brodbeck认为，氧化锆陶瓷种植体基台不仅具有良好的口腔材料性质而且具有极佳的生物相容性。Rimondini等体外实验比较了氧化锆陶瓷基桩和纯钛基桩表面变形链球菌、血链球菌、粘性放线菌和牙龈卟啉单胞菌等细菌的定植，发现氧化锆陶瓷基桩表面变形链球菌的定植超过钛基桩，血链球菌更易定植在钛基桩表面。体内实验发现牙周致病菌在钛基桩表面的定植量超过氧化锆陶瓷基桩。Yildirim等研究认为氧化锆陶瓷基台抵抗断裂的能力是氧化铝陶瓷基台的两倍多。

2 纳米陶瓷

2.1 陶瓷在人工牙冠的应用

人工牙的研究虽然多，不过研究的方向比较集中，大部分都是关于陶瓷颗粒及块体的制备方面，而核瓷与饰瓷的匹配性、人工牙与基牙的适合性、动态载荷测量、疲劳测试及临床应用反馈等方面的研究尚待深入进行。可切削纳米陶瓷块的研制和开发使口腔修复治疗更加方便快捷，同时可切削陶瓷块体材料的应用也可拓宽纳米陶瓷的制备方法，有效提高纳米陶瓷材料的力学性能。

2.2 纳米陶瓷种植材料

口腔医学的医疗研究中，种植陶瓷材料主要用于在一些套人工骨骼，关节以及人工牙根种植体等。纳米轻基磷灰石具有良好的生物活性和生物降解性，它和胶原的纳米复合物在种植体降解和替代的过程中可以进行较多的骨改建l1Fl。纳米氧化铝和轻基磷灰石陶瓷材料提高了成骨细胞的功能。氧化铝一氧化错纳米复合陶瓷具有对微裂纹扩展的高度抵抗性，使其可以作为一种瓷关节修复体的可靠性选择国。

3 生物活性陶瓷

生物活性陶瓷是指表面具有生物活性或者具有生物吸收性的陶瓷材料，其主要特点是在生物体内能够诱发新生组织的生长。羟基磷灰石陶瓷、硅酸钙陶瓷、生物活性玻璃等在口腔医学领域应用较广泛。

3.1 磷灰石陶瓷

在口腔医学领域对羟基磷灰石的研究主要集中在材料的制备与临床效果评价等方面。袁捷等将骨髓基质干细胞与珊瑚羟基磷灰石复合制备人工骨，然后把制备的人工骨植入犬下颌骨阶段性缺损部位，32周后观察发现骨修复较好，组织学显示有板层骨形成，连接处骨性愈合；胡图强等研究了纳米羟基磷灰石（富含生长因子血浆复合材料）修复牙槽突裂的生物性能及富含生长因子血浆在其中的作用，实验证明纳米羟基磷灰石具有较好的生物活性；M.Sadat-Shojai等利用羟基磷灰石纳米棒作为填充剂以增强牙科粘结剂的性能，首先借助一种简单的水热工艺制备了高纯度、高结晶度、高表观比率羟基磷灰石纳米棒，将合成的粉体按0%～5%与粘结剂溶液混合，然后利用超声分散均匀，得到牙本质粘结剂，体外力学性能测试显示添加0.2%～0.5%羟基磷灰石纳米棒后粘结剂力学性能获得大幅提高，其微观剪切强度与牙本质相当。

3.2 三钙陶瓷

TCP具有诱导根尖周骨质再生、牙髓钙桥形成的生物学特性，在口腔医学领域得到广泛应用和重视。晓兵等将经过诱导的犬骨髓基质细胞与多孔β-TCP支架复合后植入犬的下颌骨的全层节段性缺损处，评价三维多孔β-TCP修复下颌骨节段性缺损的生物力学，术后6个月进行CT影像学分析，结果显示下颌骨极限缺损区已修复,下颌骨呈连续性,且形态较对照组完美，三维多孔β-TCP复合体起到了形态和功能修复的双重目的，具有控释性能的可注射牙槽骨β-TCP修复材料的体外细胞毒性实验显示，可注射牙槽骨修复材料中β-TCP对细胞的生长和增殖无明显抑制作用、无明显的细胞毒性；文献报道了混悬聚乳酸与TCP复合并用于修复大鼠下颌骨缺损实验，创口观察及组织学观察显示修复缺损处早期有大量纤维结缔组织形成和炎性细胞浸润，之后新生的纤维结缔组织将材料分隔成块状，缺损区出现大量新生骨岛，同时可见丰富的成纤维细胞和成骨细胞。

参考文献

［1］ 崔福斋,郭牧遥.生物陶瓷材料的应用及其发展前景［J].药物分析杂志,2010,30(7).

篇6

通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差,耐老化、耐洗刷性差,光洁度不够等缺陷。而纳米涂料则能较好的解决这一问题,纳米涂料具有下述优越的性能:(1)具有很好的伸缩性,能够弥盖墙体细小裂缝,具有对微裂缝的自修复作用。(2)具有很好的防水性,抗异物粘附、沾污性能,抗碱、耐冲刷性。(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。论文百事通(4)纳米涂料的色泽鲜艳柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外观等。

虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段,但是已在工程上得到了较广泛的应用,如北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷,效果良好。在首体改造工程中,使用纳米涂料1700吨,涂刷6万平方米。复旦大学教育部先进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。

2纳米水泥的应用

普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小,同时其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝土的研发,而纳米混凝土就能有效的解决这样问题,纳米混凝土,与普通混凝土相比,纳米混凝土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高,同时还具有防水、吸声、吸收电磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳米矿粉(纳米级SiO2、纳米级CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能,而且通过改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水复合水泥,纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。

纳米防水水泥是通过在水泥中添加XPM水泥外加剂的纳米材料而制成的,该纳米外加剂掺入水泥后,可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应,改善水泥凝固的三维结构,同时提高水泥石的密实度,增强了防水性能。

纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料,从而达到改善水泥制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于化工厂的建设、高速路面的铺设等。

纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能,从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及表面自清洁等功能。通常是选用TiO2作为纳米添加剂。

纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多),在电磁波照射时,纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧,促使电子能转化为热能,加强对电磁波的吸收,从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查,这一材料常用于军事国防建筑等。

3纳米玻璃的应用

普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物,形成难以清洗的有机污垢,同时,水在玻璃上易形成水雾,影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层TiO2纳米薄膜形成的纳米玻璃,则能有效的解决上述缺陷,同时TiO2光催化剂在阳光作用下,可以分解甲醛、氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。

4纳米技术在陶瓷材料中的应用

陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以及良好的外观性能而在工程界得到了广泛的应用(如铺贴墙面的瓷砖),但是陶瓷易发生脆性破坏,因而在使用过程中也受到了一定的限制。使用纳米材料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能,能够吸收一定量的外来能量。在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维可以大大提高陶瓷的强度,同时具有良好的抗烧蚀性,火箭喷气口的耐高温材料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料。用纳米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韧性、高强度、耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲劳等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新材料在更大的范围内改变材料的力学性质,具有非常广阔的应用前景。

5纳米技术在防护材料中的应用

通常是在胶料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但这种材料的耐腐蚀性以及耐侯性较差,易老化,研制具有高强、耐腐蚀、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在积极研究的问题,纳米防水材料能够很好满足上述要求,北京建筑科学研究院就成功的研制了具有较好耐老化性能的纳米防水卷材,该类防水卷材具有很好的强度、韧性、抗老化性以及光稳定性、热稳定性等。纳米防水卷材具有叫广泛的应用前景,如建筑顶面、地下室、卫生间、水利堤坝以及防潜工程等。

6纳米保温材料

随着我国推行节能减排的方针,工程界也越来越注重建筑的保温节能性能,我国目前使用的比较多的仍是聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料,这些材料在使用过程中容易产生一些对人体有害的物质,如石棉与纤维制品含有致癌物质,聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体,而通过使用纳米材料开发研制的保温材料则能避免这些弊端,如以无机硅酸盐为基料,经高温高压纳米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果,同时对人体也无损害,是一种绿色环保保温材料。

7纳米技术在其粘合剂以及密封材料和剂方面的应用

对于一些在深海中作业的结构以及其他特殊环境下工作的构件,它们对结构的密封性的要求非常高,已超过了普通粘合剂和密封剂所能满足的范围。国外通过在普通粘合剂和密封胶中添加纳米SiO2等添加剂,使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性能都大大提高。其工作机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料,使之具有永久性,将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即纳米SiO2形成网络结构的胶体流动,提高粘接效果,由于颗粒尺寸小,更增加了胶的密封性。大型建材机械等主机工作时的噪声达到上百分贝,用纳米材料制成的剂,既能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生根好的作用,大大降低噪声,又能延长装备使用寿命,具有非常好的应用前景。新晨

8结语

纳米技术作为一门新兴的学科,被誉为二十一世纪最具有发展前景的技术,是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在建筑材料方面的应用前景非常广阔,纳米技术不仅会推动建材新产品的开发,还将为改善人们的生活环境,提高生活质量做出不可估量的贡献。纳米功能材料已成为国内外研究的热点,目前研究开发工作正处于刚刚起步阶段,还有很多问题还未很好的解决,需要将进一步加速对纳米材料的研究以及推广应用。纳米材料将成为21世纪新型建筑材料的发展新方向,相信在不久的将来,我们将跨入一个全新的材料时代—纳米材料时代。

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篇7

1.1设计方案

压电陶瓷作为精密位移器件的主要原理是通过对其加载电压，可以实现轴线方向上的膨胀或收缩，精度可以利用稳压电源的电压加载步长控制到纳米尺度，因此被广泛地应用于精密位移器当中，诸如德国Auburn、MA、PICeramic等公司，即专门用压电陶瓷来制作各种位移器件。图1为耦合在光学显微镜下的装置示意图，该装置采用压电陶瓷作为精密位移驱动元件，压电陶瓷的左端固定，右端为一自由端，在左端固定端配备一个三自由度粗调装置，该三自由度粗调装置的一端为样品固定端A端，A端可通过三自由度粗调装置进行三个维度的位置调节。在压电陶瓷的另一端装备样品固定端B端。B端固定不可调节，为了使样品能够很好地固定在A、B两个样品固定端，可以通过三自由度粗调装置将A端平面与B端平面调节到近乎一个水平面，以确保样品是受到单轴拉伸作用力，同时将A与B端之间狭缝的距离控制在2μm以下，以确保比较短的样品可以顺利地搭载在两个样品固定端上。将搭载好样品的拉伸装置放置在光学显微镜下实现对样品的观测。光学显微镜上耦合CCD摄像系统，既可以实现动态的观测，也可以实现静态的图像捕捉，如图1所示，从外接电脑上实时监测。

1.2器件成型制作

根据上述设计原理，自行加工设计并制作了一套基于压电陶瓷柱的纳米材料拉伸装置，如图2所示。图2a为自制的拉伸装置的图片，由图片可以看出，整套装置的长度小于10cm，在该套仪器上制作了用于粗略调节A端位置的粗调旋钮，在固定端B端固定一条用于力的定量化测量的原子力悬臂梁针尖，在光学显微镜下将纳米线的两端分别固定在A、B两端，逐步调节电源的加载电压，驱动压电陶瓷发生伸长变形，驱动B端运动，实验图像或录像通过光学显微镜上的CCD成像系统传输至电脑上，在电脑上实时监测纳米线拉伸过程中的各个环节。图2b为安装的悬臂梁针尖的光学放大照片。

1.3加载力计算方法

加装了悬臂梁针尖以后，在悬臂梁变形不是很大的情况下（悬臂梁尖端所偏转的角度在5°以下时），施加在样品上的力可以通过以下方法计算出来，图3为悬臂梁受力示意图。假设偏转角度很小（小于5°），则悬臂梁所受到的力F的值可以用式（1）计算：F=KLoSinθ（1）其中，K为悬臂梁的劲度系数，Lo为悬臂梁尖端处距离底端的距离，θ为悬臂梁变形前后悬臂梁现位置与原位置之间的夹角。如果纳米线没有搭载在悬臂梁的最前端，而是搭载在了距离底端为L距离处，则此时纳米线的受力应为：F=K(Lo2/L)Sinθ，（2）此时只需在CCD捕捉到的图像上测量出θ和L的值即可计算出力的大小。

1.4拉伸装置与扫描电子显微镜的耦合

可以将该装置耦合在扫描电镜中进行原位拉伸实验，通过扫描电镜的高分辨成像系统实现纳米尺度的原位实时观测。图4为将该拉伸装置耦合在扫描电镜中的照片，从图中可以看出，由于该装置十分的小巧，可以很方便地耦合在扫描电镜中，利用扫描电镜中的微机械手（图4中黄色尖头所指示）系统还可以实现纳米材料的力、电耦合特性的测试。

2.纳米材料拉伸实例——氧化硅纳

米线力学性能的定量化表征

2.1SiO2纳米线的制备与表征

作为地壳中含量最高的组成部分——氧化硅玻璃，由于其具有非常优越的物理和化学等性能，被广泛地应用在电子、光学等各个领域，可以说随处可见氧化硅玻璃的身影。氧化硅玻璃是经高温液态快速冷却所形成的一种有着非晶态结构的物质，将其加工制成的薄膜、玻璃纤维、玻璃微柱、小颗粒、玻璃悬臂梁等在微电子和纳电子机械系统中常作为元器件使用。但是，氧化硅玻璃有一个比较致命的弱点就是常温下且体材料状态下，表现为典型的脆性断裂[9-10]（氧化硅玻璃的玻璃转变温度高于1100oC[9,11]），导致脆性断裂主要是由其体材料内部存在的缺陷和微裂纹的扩展所致[12]。随着氧化硅玻璃制备的二维薄膜和其他小尺度材料广发应用在各个领域，氧化硅薄膜及维纳尺度氧化硅材料所表现出来的力学行为[13-14]就将影响以上述材料为基本单元的元器件的可靠性能及使用寿命。所以，构建微纳尺度的力学性能检测装置并系统考察该材料在微纳尺度的力学行为就显得尤为迫切，通过该项工作的开展期望对当前纳米器件的设计和开发提供必要且可靠的借鉴。本实验所采用的非晶SiO2纳米线是利用热蒸发一氧化硅粉获得的[15]。从图5a可以看出制备的SiO2纳米线的直径大都为15~50nm。纳米线的长度都在几十微米以上，甚至可以达到几百微米或毫米级别。图5b为TEM下单根SiO2纳米线的照片；图5c为图5b中纳米线的选区电子衍射图，从选区电子衍射图中可以看到，该纳米线为非晶结构特征，利用能谱分析进一步确定了纳米线的成分，如图5d所示。通过能谱分析可以断定该样品中的成分为硅和氧，从图5e给出的定量化分析上得到硅元素和氧元素的原子比大约为1:1.9（主要是由于纳米线内部存在的大量氧空位所致），非常接近1:2。

2.2氧化硅纳米线光学显微镜下的原位拉伸实验

将单根SiO2纳米线的两端分别搭载在纳米材料拉伸装置的样品固定端A、B两端，将拉伸装置放置在光学显微镜下，通过CCD系统实现原位观测，图6为从CCD录得的Movie中截取的系列拉伸照片。通过图6a~图6h，可以将悬臂梁偏转的角度计算出来，从而确定其所受到的力的大小，图6d中悬臂梁发生了角度最大的偏转，偏转角度达到了2.1°，此悬臂梁的总长度为453μm，纳米线搭载点到底端的长度为310μm，该悬臂梁的进度系数为2N/m，则根据公式（2）可计算出此时施加在纳米线上的力约为22.7μN，但是由于光学显微镜分辨率的限制，使得我们不能最终得到纳米线所发生的应变，因此无法给出应力—应变曲线，所以在更进一步的实验中将此纳米材料拉伸装置按照图4所示放入了扫描电镜中，利用扫描电镜高分辨率的成像实现了更高分辨率的原位实验。图7为一套扫描电镜中实现的氧化硅纳米线的拉伸变形实验，根据扫描电镜记录的悬臂梁的偏转角度，可以将每一步中施加在纳米线上的力计算出来，然后根据纳米线的直径及截面积可以将此单根纳米线的应力—应变曲线描绘出来。图8为此单根纳米线的应力—应变曲线图。

3.结论

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1、纳米陶瓷：是用纳米粉对陶瓷进行改性，使强度得到大幅度的提高。

2、纳米粉末：称为超细粉，属于一种固体颗粒。

3、纳米膜：将颗粒贴一起的，中间留有细小的间隙。

4、纳米块体：由粉末高压成型，有着超高强度。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：抗菌陶瓷；复合材料；研究；展望

1 前言

随着人们生活水平的提高，抗菌防病毒已经成为了人们生活中关注的一个热点。从90年代初，我国的一些研究所和大学也开始了抗菌剂和抗菌陶瓷的研究。在各中抗菌制品中，抗菌陶瓷由于与人们生活息息相关，这些年得到人们的广泛重视和研究。日本最大的两家陶瓷生产商TOTO和INAX公司，以及美国知名品牌美标等生产的卫生陶瓷大部分都是抗菌陶瓷，而且产品畅销全球。在国内，只有一小部分厂家生产抗菌陶瓷，其抗菌率在90%左右，仅仅或偶尔能达到国家标准。尽管这对抗菌陶瓷的研究取得了长足的进展，但是真正应用于工业化生产，而且抗菌率达99%以上，长效稳定的抗菌陶瓷并不多。本文简单阐述了国内抗菌陶瓷的研究现状和发展的趋势，旨在推动抗菌陶瓷的制备技术和发展，通过对新型抗菌复合材料的介绍，让抗菌陶瓷能近一步普及和走进人们的生活中。

2 抗菌陶瓷

抗菌陶瓷是指在陶瓷制品（陶瓷墙地砖、卫生陶瓷、日用陶瓷等）的釉中或釉面上加入无机抗菌剂，或采用表面浸泡、喷涂、滚印等方式加入无机抗菌剂，从而使陶瓷制品表面的细菌数目控制在一定范围之内。抗菌陶瓷的抗菌效果与其采用的抗菌剂有直接的关系。

2.1 抗菌剂及抗菌原理

应用于抗菌陶瓷的无机抗菌剂主要有两类：一类是含金属离子的抗菌剂。多种金属离子都具有抗菌作用，其抗菌作用大小顺序为：Ag>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pd>Co>Zn>Fe。但Hg、Cd、Cr、Pd等金属离子残留于人体中会严重有害身体健康；Ni、Co、Cu等离子对物体有染色作用。实际上，用金属抗菌剂是使用银系抗菌剂。其抗菌机理是：银离子通过与蛋白质的硫基（―SH）反应，破坏细菌细胞合成酶的活性，使细胞失去分裂繁殖能力而死亡；金属银离子与细菌结合，破坏细菌正常代谢，导致微生物死亡或抑制其繁殖。另一类是TiO2被光催化（或叫光触媒）抗菌剂。其中用机理为：TiO2被光照后产生电子空穴对，并与其表面吸附的OH-和O2-作用生成羟基自由基和超氧化物阴离子自由基O2-。这两种自由基均非常活跃，当遇到细菌时直接攻击细菌的细胞，抽取有机物的H原子或攻击其不饱和键，导致细胞蛋白质变异和脂类分解，以此杀灭细菌并使其分解，起到杀菌、防霉、除臭的作用。

2.2 不同种类抗菌剂的比较

银系抗菌剂和光催化抗菌剂都具有抗菌作用，但由于抗菌作用机理不同，其材料的性能和使用条件有较大的区别。不同种类抗菌剂的性能比较如表1所示。

2.3 抗菌陶瓷的制备工艺

（1） 银系抗菌剂陶瓷的制备

传统的银系抗菌陶瓷是将含银的无机抗菌剂直接加入到釉料中进行烧制。

该方法的最大特点是制备工艺简单，只需要对传统的陶瓷生产工艺作很少的调整，因此便于大规模生产。其缺点是贵金属多（釉面中Ag2O 含量为0.09wt%），成本高且容易改变制品外观质量，而且在烧成温度较高时，由于银离子的损失，抗菌效果会急剧下降。

离子扩散法是新提出的一种利用银系抗菌剂制备抗菌陶瓷的方法。其原理是当釉面与熔融的银盐混合物在一定温度下接触时，由于离子的扩散作用，熔盐中的银离子逐渐扩散到釉面之中。根据釉的组成选择适当的银盐成份、扩散温度和扩散时间可得到所需的银离子分布。具体工艺为：将AgNO3和NaNO3按一定的摩尔比范围混合，在约300 ℃下混合盐熔化为液体，把上釉烧制好的陶瓷器皿放在液体中，在360～370 ℃扩散4～24 h，取出器件并清洗，陶瓷器皿即具有优良的抗菌功能。离子扩散法最大的优点是避免了高温烧成抗菌陶瓷中银离子的损失问题，制成的陶瓷制品的釉层颜色和光洁度均能保持原状。

（2） TiO2薄膜抗菌陶瓷的制备

以普通釉面陶瓷作为基体，采用溶胶-凝胶方法和浸渍提拉技术制备TiO2抗菌薄膜陶瓷是今年来研究较多的一种方法。这种方法的主要过程如下：以钛酸丁脂为主要原料，正丁醇或异丙醇为溶剂，采用溶胶-凝胶法制得透明溶液，即前驱体；以普通陶瓷为基体，经过预处理后，直接浸入前驱体中，浸渍一定时间后，以一定的速度提拉，制得溶胶膜；然后经过老化、干燥，形成凝胶薄膜；再经过高温热处理、退火等工艺，最后形成TiO2薄膜。此法的特点是能避免TiO2在高温下由锐钛型转变成金红石型，从而失去光催化活性，并且可以控制薄膜的厚度。但是这种方法生产工艺难度大，规模化生产有困难，而且成本较高。

（3） 新型银系复合抗菌陶瓷的制备

新型银系复合抗菌陶瓷是将含新型银系复合抗菌剂直接加入到釉料中进行烧制。该方法的最大特点是制备工艺简单，不需要对陶瓷生产工艺作调整，便可大规模生产。成本低，不会改变制品外观质量，耐高温，抗菌效果好，一般在99%以上。

3 影响银系抗菌陶瓷抗菌效果的因素

3.1 载体对杀菌效果的影响

银系抗菌剂中的银离子载体对抗菌效果有很大影响，尤其是载体物质的粒径大小。粒径大，表面积小，载银量小，银离子只是简单地吸附在颗粒表面，容易损失。随着纳米技术的发展，采用特殊的化学手段和阴离子置换法，将Ag+置换进纳米载体的微孔中，制成纳米载银抗菌剂。纳米载体巨大的表面积为抗菌剂和细菌的充分接触创造了良好的条件，提高了杀菌的效率，所以，纳米级抗菌陶瓷的杀菌效果更好。

3.2 阴离子和烧成温度对杀菌效果的影响

银离子的引入直接影响杀菌效果。在相同釉烧温度下，加入量越大，杀菌效果越强，但加入量过大，釉烧温度就会降低，釉的质量下降，且成本提高；而加入量太少又达不到杀菌的效果，一般以2%～5%较为合适。烧成温度不仅影响陶瓷产品的质量及性能，而且影响其杀菌效果。随着烧成温度的升高，银离子的损失逐渐增大，杀菌效果明显下降，一般釉烧温度在1100～1200 ℃之间，产品的质量比较好。对以磷酸锆为载体的抗菌粉体，较理想的温度范围是1080～1500 ℃。实验证明：添加一定量的氟化物有助于提高银离子的耐烧温度。添加一定量氟化物后提高了烧成温度，抗菌效果几乎无变化。也有研究发现，在无抗菌剂中引入稀土元素可以激活银系抗菌剂，从而更有效地强化材料的抗菌效能。

4 影响TiO2光催化型抗菌陶瓷抗菌效果的因素

4.1 光源对TiO2光催化效果的影响

光源的强度和波长对TiO2光催化效果有一定的影响。根据一些研究报道，在相同波长照射相同时间的情况下，紫外线光强度大的杀菌效果比光强度小的杀菌效果好。且由于太阳光是一种混合光，半导体对太阳光的利用率较低，太阳光的杀菌效果不如紫外光的杀菌效果好。此外，不同波长的紫外线杀菌效果也不一样。波长短，光子能量大，当细菌受到该波段的辐射后，其白和核糖核酸（DNA）强烈吸收辐射能，引起DNA链断裂，核酸和蛋白的交连被破坏，导致细菌死亡。因此，波长小的效果要好些。

4.2 烧成温度对TiO2光催化效果的影响

不同烧成温度与光催化活性的变化情况是：光催化活性开始随灼烧温度的升高而增强，到500 ℃时显著增加；在600 ℃时达到最大值，然后降低；到800 ℃时显著降低。在500～700 ℃之间是最理想的灼烧温度，因为当温度较低时，凝胶中包含的有机物未被充分灼烧掉，TiO2也主要以光催化活性较低的无定型为主，随温度的升高有机物被充分灼烧掉，且TiO2也主要转变为光催化较高的锐钛型，使光催化活性大为提高。当温度进一步升高时，TiO2再次发生晶型转化，由光催化活性较高的锐钛矿型向光催化活性较低的金红石型变化。当温度进一步升高时，釉开始熔化使TiO2被包裹、凹陷，并与釉发生反应使活性失去。表面再次变得光滑均一，但呈微黄色，说明TiO2与基体釉层反应生成新的物质，而使光催化活性失去。

5 新型银系复合抗菌陶瓷的效果

新型银系复合抗菌陶瓷是将银和二氧化钛通过复合技术，将不同纳米级银和二氧化钛进行复合。该新型复合材料经多家知名陶瓷企业的工厂试验和检验机构检验后认为：新型的复合抗菌陶瓷工艺简单，不需要对陶瓷生产工艺作调整，成本低，不会改变制品外观质量，耐高温，抗菌效果好。

6 抗菌陶瓷的展望

（1） 随着人们生活水平的提高，抗菌防病毒已经成为了人们生活中关注的一个热点。抗菌陶瓷已经逐步得到人们的认同和使用，特别这几年，H7N1等各种病毒不断对人们造成伤害，越来越多的人希望家居中的生活用品都具有杀菌功能。

（2） 传统的银系抗菌剂和光催化抗菌剂由于在生产工艺、成本等过程中仍有不足，而且杀菌效果受环境等条件的影响大，传统的银系抗菌剂和光催化抗菌剂已经满足不了现在的陶瓷工业生产和人们对杀菌陶瓷的需要。

（3） 新型银系复合抗菌陶瓷具有生产工艺简单、成本低、不会改变制品外观质量、耐高温、抗菌效果好等优点，因此能满足现在陶瓷生产的需要和人们对抗菌陶瓷的需要。

7 结语

抗菌陶瓷是一种功能陶瓷，但随着纳米技术和化学复合材料的发展，使得陶瓷的抗菌材料既能保持原有陶瓷花样外观的效果，又能增加陶瓷产品的抗菌消毒功能。随着人们生活水平和对生活要求的提高，抗菌陶瓷作为一种功能陶瓷将进入每个家庭中，其应用领域将日益扩大，市场前景十分广阔。

参考文献

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关键词：纳米氧化锌 制备 催化性能

中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0099-01

纳米氧化锌由于具有粒径小、比表面积大的特点，具有宏观物体所不具有的量子尺寸效应、表面效应以及体积效应等。近年来，随着研究人员对纳米氧化锌的研究日益加深，发现纳米氧化锌在磁学、光学和力学等方面具有特殊的功能，其应用价值也不断得到重视和体现。纳米氧化锌的制备成为当前科研工作的热门话题，也关系着纳米氧化锌能否用于治理环境污染。因此，开展纳米氧化锌的制备以及催光性能的研究有十分重要的意义。

1 纳米材料的特性

1.1 表面效应

表面效应是指纳米材料性质上发生的变化，它是由表面原子和总原子数之比随着粒径的变化而引起的。一般说来，当粒径减小时，表面原子的数量会快速增加，并且会随着粒径的减小，表面的原子会越多。表面原子的悬空键增多，具有不饱和的性质，化学性能强，容易和其他原子相结合。随着表面能的增加，表面原子数增多，表面原子和总原子数之比不断增大，“表面效应”便相继产生。

1.2 体积效应

纳米粒子的尺寸和德布罗意波长相比，相似或者较小的时候，会破坏粒子周期性的边界条件，粒子的磁性、内压、热阻、熔点等发生了改变，这就是所谓的体积效应。

1.3 小尺寸效应

超微细粒的尺寸和光波波长、德布罗意波长以及透射深度等相比，尺寸相似或者较小，边界条件就会被破坏，导致非晶态粒子的表面原子密度变小，造成声、光、电、热等性能发生改变，这就是所谓的小尺寸效应。

2 纳米氧化锌的制备方法

纳米氧化锌的制作方法有多种，主要是分为物理法和化学法。物理法主要有熔融骤冷、重离子轰击和机械粉碎等，但由于物理法对设备的要求较高，制作的粉体的粒径较大等缺点，造成物理法应用范围较小。在实际的工业生产以及相关的研究领域一般采取的方法是化学法，分为固相法、液相法以及气相法。

2.1 物理法

物理法是纳米氧化锌的制作方法之一，主要包括机械粉碎法、塑性变形法。机械粉碎法是通过利用机器粉碎、电火花爆炸等方法，粉碎一般的氧化锌，张伟等人通过此法都得到了超微粉，这个方法虽然简单，但是耗能大、纯度低。塑性变形法是指在净静压作用下使得普通氧化锌发生严重变形。此法纯度较高，但是对生产设备提出了很高的要求。

2.2 化学法

（1）直接沉淀法。

在可溶性的盐液中，加入一定量的沉淀剂，沉淀后除去阴离子，然后经热分解得到纳米氧化锌，沉淀物的选择不同，沉淀产物就会不一样。常用的沉淀物为氨水、尿素等。

（2）均匀沉淀法。

通过一定的化学反应，使得溶液中的构晶微粒缓慢释放出来，在化学反应中，沉淀剂不会和被沉淀物发生反应，而会在整个化学反应中慢慢析出。常见的沉淀剂是尿素和六亚甲基四胺。

2.3 纳米氧化锌的制备

（1）仪器、材料准备。

制备过程中所需要的材料有：氢氧化钠、聚乙二醇、乙醇、醋酸锌、硝酸锰等均为分析纯。

制备过程所需要的仪器有：85-2型磁力搅拌器、KQ5200数控超声振荡器、JASCD-721紫外分光光度计等。

（2）制备过程。

在室温下，把0.5 mol/L醋酸锌与10mol/L的氢氧化钠混合配成溶液A，把一定量的环己烷、聚乙二醇以及蒸馏水按照一定比例混合配成溶液B，把1 mol/L的Mn（NO3）2与NaOH按照1∶2的比例混合溶于一定量的水中，配合成溶液C。然后将A、B、C三种溶液混合，利用超声波充分振荡，再装入高压反应釜，在180 ℃的恒温下，反应9个小时，自然冷却，再经过两次水洗和两次乙醇洗涤，最后在干燥箱中烘干。

2.4 光催化实验

准备两份一定容量（100 ml）浓度的的罗丹明B溶液，在这两份溶液中一份加入ZnO粉体，另一份什么都不加。溶液充分混合后，放在黑暗中预吸附一小时达到吸附平衡，然后用30 W/287 nm紫外灯照射，要求是光源距液面13 cm，间隔时间是30 min，然后取样离心除去ZnO，再用紫外可见光光度计在染料罗丹明B的吸收峰处测量吸光度的变化，依次，计算出降解率，查看光催化性能。

实验表明：罗丹明B的最大吸收峰达到554 nm。发现掺锰ZnO在紫外光照射条件下对罗丹明B有极好的降解效果，在4 h内降解率能达到92%，据此，表明本实验中制备的掺锰ZnO具有非常好的光催化性能。

3 纳米氧化锌的应用

纳米氧化锌有许多优点，稳定性较好、价格比较低廉，不会造成二次污染等，使其具有广泛的应用前景，尤其是在光催化剂、抗菌剂等方面，目前，纳米氧化剂在众多领域得到了广泛的应用，如国防、化工、核技术、航空等领域。

（1）橡胶轮胎的生产。

在橡胶制品的生产中，纳米氧化剂得到了充分的应用。一是纳米氧化剂可以作为硫化活性剂，纳米氧化锌可以实现和橡胶分子的有机结合，能够提高橡胶性能；二是纳米氧化锌是耐磨胶制品的原料，使用这种原料可以有效地防止老化、延长使用寿命、减少用量；三是纳米氧化锌还可以作为导电填料，用来研制导电性橡胶。

（2）油漆涂料。

纳米氧化锌在油漆涂料中得到了应用，由于纳米氧化锌具有异于普通氧化锌的特性。在应用过程中，利用纳米氧化锌制成的油漆涂料可以屏蔽紫外线，吸收红外线，杀菌防霉，被广泛的应用在建筑中。此外，它还具有增稠作用，有利于提高油漆颜料的稳定性。

（3）陶瓷材料。

在陶瓷材料中应用纳米氧化锌，可以使陶瓷材料具有自洁作用，能够抗菌除臭、自行分解有机物，在很大程度上提高了产品的质量。越来越多的陶瓷材料产品中应用纳米氧化锌，如，浴缸、墙壁、卫生间和地板砖等。此外，在玻璃中加入纳米氧化锌还可以具有抗菌、耐磨屏蔽紫外线的功能，制作的玻璃被用作汽车和建筑玻璃。

4 结语

纳米氧化锌由于其具有的优异特性和特殊性能，其重要性得到重视，在许多行业和领域得到了广泛的应用。纳米氧化锌是面向21世纪的半导体材料，研究纳米氧化锌的制备具有极其重要的现实意义。因此，应当加强对纳米氧化锌的研究。

参考文献

[1] 刘俊，徐志兵，王燕群.纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2008.