《基于微胶囊技术的长效抗微生物涂料研制成功》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-08-07
  • 科技日报讯 (记者刘传书 通讯员严偲偲)记者近日从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该材料界面研究中心喻学锋研究员团队成功开发一种基于微胶囊技术的长效抗微生物涂料,通过了国内外多家第三方权威机构的检测。该涂料对病毒和细菌均展现出显著杀灭效果,且有效防护时间可长达半年之久,可广泛应用于日常物体表面消毒、空气过滤、水体净化、冷链运输等工作和生活领域。

    当前广泛使用的抗微生物材料通常包括醇类化合物、酚类化合物、金属盐、过氧化物类等,它们能够实现常见微生物的杀灭,但普遍存在作用时间短(有效防护时间通常仅数小时)、挥发过快导致较大毒性以致危害人畜健康等问题。

    面对这一难题,科研团队基于前期在微胶囊技术、金属离子修饰技术和涂层技术领域的积累,开发出一种具有持久抗病毒和抗菌功能的涂料。该涂料的主要原料是一种特殊设计的微胶囊结构,以复配的抗微生物活性试剂为芯材,以特殊树脂为壁材,通过合理的微胶囊结构设计,从而实现芯材的可控缓释,并通过复配金属离子的修饰增强抗微生物功效。

    据介绍,使用时喷涂在物体表面后即可实现对病原微生物接触杀灭,并可快速形成一层薄膜,通过对活性试剂的缓释实现对微生物的长久抑制。同时,可形成超疏水表面,使得微生物难以在表面停留,起到抗黏附的功效。这种多功能抗微生物涂料使用简单,可广泛应用于物体表面、空气过滤、水体净化等多个领域,在物体表面的有效时间可长达6个月,扩大人为干预对病原微生物传播的效果和对易感人群的保护效果,大幅度增加公众场所维护卫生安全的效率与覆盖范围。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-08/07/content_450378.htm?div=-1
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    • 8月11日,记者从中国科学院深圳先进技术研究院材料界面研究中心了解到,由该中心主任喻学锋教授领衔的科研团队成功开发出一种基于微胶囊技术的长效抗微生物涂料,已经通过了国内外多家第三方权威机构的检测。 据喻学锋介绍,该涂料对病毒和细菌均展现出显著杀灭效果,有效防护时间达6个月,可应用于日常物体表面消毒、空气过滤、水体净化、冷链运输等领域。 在此次新冠肺炎疫情期间,广州市疾病预防控制中心在确诊患者碰过的门把手上检测出了新冠病毒的核酸片段。这让人们意识到,公共卫生安全和个人清洁防护已经成为全社会的焦点,限制病原微生物的产生,降低病原微生物的繁殖和阻断病原微生物的扩散,是实现控制流行病、传染病的关键环节。 “当前广泛使用的抗微生物材料通常包括醇类化合物、酚类化合物、金属盐、过氧化物类等。通常情况下,喷洒消毒液就可以达到去除病菌的目的,但消毒液易挥发,难以长期发挥作用,不能阻止病菌在物体表面停留。因此,开发一种兼具快速杀灭微生物和长期抑制微生物生长功效的材料,是当前避免人们暴露于传染可能性之下,保障人们正常工作和生活的迫切需求。”喻学锋表示。 喻学锋研发团队基于前期在微胶囊技术、金属离子修饰技术和涂层技术领域的积累,通过数月的紧急攻关,成功开发出一种具有持久抗病毒和抗菌功能的涂料。该涂料采用特殊设计的微胶囊结构,以复配的抗微生物活性试剂为芯材,以特殊树脂为壁材,通过合理的微胶囊结构设计,从而实现芯材的可控缓释,并通过复配金属离子的修饰增强抗微生物功效。 使用时,该种涂料喷涂在物体表面,即可实现对病原微生物的接触杀灭。它还可在物体表面快速形成一层薄膜,通过活性试剂的缓释实现对微生物的长久抑制。同时,该种涂料还能形成超疏水表面,使微生物难以在表面停留,起到抗黏附的功效。这种多功能抗微生物涂料使用简单,在物体表面的抗菌有效时间可长达6个月,极大程度上遏制了病原微生物的传播,增强了对易感人群的保护效果。此外,这种微胶囊涂料可根据不同需求对其颗粒尺寸进行调节,尺寸可达纳米级。 通过进一步的技术攻关,该团队已完成了这种多功能长效抗微生物涂料的中试制备,成功实现了吨级日产能。喻学锋表示,他们正在拓展这种新型涂料的使用范围,计划应用于新风系统和空气净化系统中,也可在熔喷无纺布表面涂上一层纳米厚度的新型涂料,用于制作可杀灭病毒的口罩。
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    • 合肥工业大学化学与化工学院从怀萍教授课题组与中国科学技术大学俞书宏院士研究团队合作,实现了具有高曲率蜂窝交联网络结构、多重极端环境耐受的抗压缩弹性导体材料的普适合成。相关研究成果发表于《自然-合成》。 高环境耐受弹性导电水凝胶的设计与制备.png 高环境耐受弹性导电水凝胶的设计与制备 合肥工业大学供图 导电水凝胶因其独特的导电性能、复杂弯曲表面粘附性和机械刺激智能响应等特性而引起广泛的研究兴趣,在柔性可穿戴电子器件和软体机器人等领域具有重要应用前景。当前人工合成水凝胶的机械性能,尤其是长期弹性形变下的抗疲劳性,远低于自然生物组织,严重制约其实际应用。 受自然界中蜂窝结构生物材料的启发,科学家研制了一系列具有优异耐压缩性能的多孔结构碳基导电材料。但如何跨尺度精确调控蜂窝等级结构,并合理设计弹性组分,不断接近材料力学弹性和抗疲性能的理论极限,从而实现高环境适应性弹性材料的研制仍然存在巨大挑战。 为解决上述问题,研究团队发展了“取向组装与程序化聚合”相结合的合成方法,通过从分子、超分子尺度、介观尺度以及纳微尺度对水分子相变、界面聚合、纳米线组装蜂窝网络弯曲度以及蜂窝侧壁相互交联结构的跨尺度精细调控,产生了“纳米结构单元取向组装-相变诱导扭曲-聚合稳定结构”效应,实现了多种具有各向异性、高弯曲度内质网结构特征的抗疲劳、耐压缩导电水凝胶的普适合成。 受益于等级蜂窝网络结构和混凝土增强型组成,所合成水凝胶表现出优异的耐压缩性能,在50%压缩应变下,连续压缩3万次,仅产生1.5%的不可逆形变,仍能保持约80%的力学强度。 值得注意的是,该材料实现了水凝胶体系前所未有的水下耐压缩弹性,在水下50%形变下进行5万次连续压缩后无残留应变产生。基于该体系对机械形变的独特响应性和高弹性恢复能力,该水凝胶能够灵敏地检测物质运动的方向和速度,还可用作水下压力传感器感知人类在水下的运动。 研究团队还进一步提出了有机水凝胶策略,通过原位聚合反应在水凝胶网络中复合亲油性聚合物,构建了独特的亲油亲水聚合物链互穿网络结构,实现了水凝胶在有机溶剂和低温多种恶劣环境中仍保持优异的柔韧度和耐压缩性能,解决了水凝胶在溶剂等特殊环境中服役性低的难题。 此项研究为研制面向极端环境应用的抗疲劳弹性导电材料提供了简单高效的合成策略,为柔性可穿戴器件等的实际应用提供了理性的材料解决方案。