[發明專利]一種基于絲狀真菌的微生物導電陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811569265.8
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109516832B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 蔣蕓;詹曉北;李志濤;高敏杰;晏家俊;王冰;吳劍榮;王犇
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/584;C04B35/515;C04B41/81;C04B41/91;C12N11/14;C12R1/685;C12R1/69;C12R1/785
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種基于絲狀真菌的微生物導電陶瓷及其制備方法和應用，屬于微生物技術領域以及半導體材料技術領域。本發明基于普通的絕緣大孔陶瓷，利用細胞固定化的手段以及微生物吸附的原理，制備出了一種含有大孔陶瓷、固定于大孔陶瓷的微生物以及吸附于微生物的金屬離子的微生物導電陶瓷。此微生物導電陶瓷性能優越，導電率可達2.71×10⁶S/m；同時，此微生物導電陶瓷成本低廉，僅為相同導電率的導電陶瓷成本的10％。

技術領域

本發明涉及一種基于絲狀真菌的微生物導電陶瓷及其制備方法和應用，屬于微生物技術領域以及半導體材料技術領域。

背景技術

通常情況下，陶瓷不導電，是良好的絕緣體，例如，氧化物陶瓷。由于氧化物陶瓷原子的外層電子通常受到原子核的吸引力，被束縛在各自原子的周圍，不能自由運動，因此，氧化物陶瓷通常是不導電的絕緣體；然而，某些氧化物陶瓷在被加熱時，處于原子外層的電子可以獲得足夠的能量，以便克服原子核對它的吸引力，而成為可以自由運動的自由電子，這時，氧化物陶瓷就獲得了導電能力，成為了導電陶瓷。

目前，導電陶瓷作為一種新型半導體材料，由于具備抗氧化、耐高溫和金屬態的導電性能的優勢，已經被廣泛用于電機電極、電熱元件和電子相機中，在航空、機械、冶金和電子等領域均具有重要的應用。

但是，現有的導電陶瓷，如氮化硅、氧化鋯、鈦碳化鋁陶瓷等，由于構成其電子導電的主要氧化物摻雜有ZrO₂、ThO₂和LaCrO₂等雜質，使得其在制備時要求高達3000-5000℃的加熱溫度，制備成本較高；且這些雜質也會導致其在室溫時電導率較低，800℃以上時電阻率下降，這無疑大大降低了其導電性能。

上述缺陷均嚴重限制了導電陶瓷的工業化進展以及其在航空、機械、冶金和電子等領域的應用，因此，找到降低導電陶瓷制備成本，同時，提高其導電性能的方法至關重要。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于絲狀真菌的微生物導電陶瓷及其制備方法和應用。本發明基于普通的絕緣大孔陶瓷，利用細胞固定化的手段以及微生物吸附的原理，制備出了一種含有大孔陶瓷、固定于大孔陶瓷的微生物以及吸附于微生物的金屬離子的微生物導電陶瓷。此微生物導電陶瓷性能優越，導電率可達2.71×10⁶S/m；同時，此微生物導電陶瓷成本低廉，僅為相同導電率的導電陶瓷成本的10％。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種微生物導電陶瓷，所述微生物導電陶瓷包含大孔陶瓷、固定于大孔陶瓷的微生物以及吸附于微生物的金屬離子；所述微生物包含絲狀真菌。

在本發明的一種實施方式中，所述絲狀真菌包含黑曲霉、米曲霉或毛霉中的一種或多種。

在本發明的一種實施方式中，所述絲狀真菌包含黑曲霉和/或米曲霉。

在本發明的一種實施方式中，所述大孔陶瓷包含氮化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷或鈦碳化鋁陶瓷中的一種或多種。

在本發明的一種實施方式中，所述大孔陶瓷的孔徑為50～200μm。

在本發明的一種實施方式中，所述大孔陶瓷上的微生物固定數量在1.0×10⁷～1.5×10⁷個/cm³。

在本發明的一種實施方式中，所述金屬離子包含銀離子、鉬離子、鋁離子或銅離子中的一種或多種。

在本發明的一種實施方式中，所述金屬離子為鉬離子。