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液态金属涂层创造有效的抗病毒,抗菌织物

液态金属包覆纤维
涂覆光纤。图片:Vi Khanh Truong

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特蕾西皮克

一个国际研究团队使用液态镓制造了一种抗病毒和抗菌涂层,并在包括口罩在内的一系列织物上进行了测试。该涂层比一些传统的金属涂层更牢固地粘附在织物上,并在5分钟内消除99%的常见病原体。

“微生物可以在医院用于床上用品、衣物和口罩的织物上存活很长一段时间,”迈克尔·迪基(Michael Dickey)说,他是一篇关于这项工作的论文的共同通讯作者,也是北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)卡米尔和亨利·德雷福斯(Camille & Henry Dreyfus)化学和生物分子工程教授。“金属表面涂层(如铜或银)是消除这些病原体的有效方法,但许多金属颗粒涂层技术存在不均匀、加工复杂或附着力差等问题。”

Dickey和来自北卡罗来纳州立大学、韩国成均关大学(SKKU)以及澳大利亚RMIT大学的同事着手开发一种简单、经济的方法,在织物上沉积金属涂层。

首先,研究人员将液态镓(Ga)放入乙醇溶液中,并使用声波——一种被称为声波处理的过程——来制造镓纳米颗粒。然后将纳米粒子溶液喷涂到织物上,随着乙醇蒸发,Ga粘附在纤维上。

然后,研究人员将涂有镓的织物浸入硫酸铜溶液中,产生自发的电置换反应。该反应将铜沉积在织物上,形成一层液态金属铜合金纳米颗粒涂层。

为了测试涂层织物的抗菌性能,研究小组将织物暴露在三种常见微生物中:金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌。这些微生物在非涂层织物上生长迅速。铜合金涂层织物在5分钟内根除了99%以上的病原体,明显优于仅镀铜的对照样品。

该团队与北卡罗来纳州立大学病毒学助理教授埃莉莎·克里西(Elisa Crisci)和北卡罗来纳州立大学生物科学副教授弗兰克·斯科勒(Frank Scholle)合作,证明了这种涂层也能对抗病毒。这些涂层对人流感(H1N1)和冠状病毒(HCoV 229E,与SARS-CoV-2属于同一家族)进行了测试。涂层五分钟后就把病毒消灭了。

“我们的测试表明,与其他镀铜表面和两种分别依赖铜和银的商用抗菌口罩相比,这些液态金属-铜涂层织物表现出了更好的抗菌性能,”皇家墨尔本理工大学副校长博士后研究员、访问富布赖特学者、该研究的共同通讯作者张维说。

SKKU博士后助理、该研究的第一作者Ki Yoon Kwon说:“这是产生织物金属涂层的一种更好的方法,特别是在抗菌应用方面,无论是在粘附力还是抗菌性能方面。”

该研究的共同通讯作者、SKKU教授Tae-il Kim表示:“它也可以用于铜以外的金属,比如银。”“这也是一种简单的方法,对于大规模生产来说应该相对简单。”

这项研究发表在先进材料由韩国国立研究财团资助。访问英国皇家墨尔本理工大学的富布赖特学者Samuel Cheeseman也对这项工作做出了贡献。

皮克-

编辑报告下面是摘要。

一种液态金属介导的抗菌和抗病毒织物金属涂层

DOI:10.1002 / adma.202104298

作者: Ki Yoon Kwon, Haeleen Hong, Woojin Jung, Tae-il Kim,成均馆大学,韩国;Michael D. Dickey, Nathan Crook, Frank Scholle,北卡罗来纳州立大学;Vi Khanh Truong, Samuel Cheeseman, Hong Yin, Billy J. Murdoch,皇家墨尔本理工大学,澳大利亚

发表2021年9月22日先进材料

文摘:
面料广泛用于医院和许多其他场所的床上用品、服装和口罩;然而,微生物病原体可以在表面长时间存活,导致微生物传播。金属颗粒表面涂层已被广泛应用于消灭病原体。然而,目前的金属颗粒涂层技术存在着不均匀、加工复杂、附着力差等诸多问题。为了克服这些问题,我们报告了一种易于控制和直接的方法,通过使用液态金属镓(LM)颗粒来促进液态金属铜合金(LMCu)颗粒的沉积,从而覆盖广泛的织物。涂覆在织物上的Ga粒子在室温下通过电偶置换Cu2+离子为LMCu粒子的形成提供了成核位点。LM有助于促进粒子与织物的强附着力。LMCu粒子的存在可以在5分钟内根除99%以上的病原体(包括细菌、真菌和病毒),这比仅涂有铜的对照样品明显更有效。这种涂层在多种用途下仍然有效,并能防止受污染的飞沫和气溶胶,比如那些在口罩中遇到的飞沫和气溶胶。这种简便的涂层方法有希望产生坚固的抗菌织物和表面。

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