[發明專利]一種具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構及應用

在審

• 申請號: 202111599599.1
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114106609A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 林璟;桂黎爽;劉自力;左建良;王琪瑩;封天雨;劉健偉;李樹立;王思桃;江文鋒
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: C09D5/14
• 分類號: C09D5/14;C09D183/08;C23C18/08;C23C18/12;C25D11/26;A61L2/232
• 代理公司: 廣州高炬知識產權代理有限公司 44376
• 代理人: 曾淑劍

1.一種具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于：其是基于光致疏/親水轉變的特性而實現抗菌協同防細菌黏附的功能，其由以下步驟制備：

S1：以鈦板為基底通過陽極氧化法在鈦板表面構造一層具有光致親水特性的蜂窩多孔狀銳鈦礦晶型二氧化鈦納米管陣列；

S2：在所述銳鈦礦晶型二氧化鈦納米管陣列表面共沉積一層能夠增強太陽光光催化殺菌性能的具有釋放活性氧和銀離子協同殺菌機制的Ag/AgCl復合納米粒子；

S3：在所述銳鈦礦晶型二氧化鈦納米管陣列表面和Ag/AgCl復合納米粒子層上修飾一層能夠防細菌黏附的超疏水氟硅烷分子層，制得具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構；

S4：當該智能表面結構，初始具備超疏水性；經過紫外光照激發時，實現疏/親水的第一次互轉化：在該表面生成富有大量親水性羥基基團，由超疏水性抗菌，轉變為超親水性抗菌協同防黏附，且其超親水性相對于超疏水表面其銀離子釋放速度更快、抗菌性能更好；

S5：將所述的智能表面結構經紫外光照激發后由超疏水性抗菌轉變為超親水性，再經過暗儲處理后，實現疏/親水的第二次轉化：該智能表面結構由超親水性恢復為超疏水性；

重復S4、S5的紫外光照、暗儲處理，可重復實現該智能表面結構疏/親水性能的相互轉化。

2.根據權利要求1所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于，步驟S1中所述銳鈦礦晶型二氧化鈦納米管陣列，具體是采用如下步驟制備：

S1-1：以陽極氧化法在鈦板上制備二氧化鈦納米管陣列，然后將得到的二氧化鈦納米管陣列表面進行煅燒處理，得到銳鈦礦晶型的二氧化鈦陣列；

S1-2：所述陽極氧化法所使用的電解液為氟化銨、水和乙二醇的混合溶液，氟化銨的質量分數為0.65％，水的體積分數為5％，乙二醇的體積分數為95％；陽極氧化電壓為40V，陽極氧化時間為2h，得到的管徑為75nm二氧化鈦納米管陣列；

其中，所述煅燒處理的溫度為400℃，保溫時間2h，得到晶型較好的銳鈦礦晶型的二氧化鈦陣列。

3.根據權要求1所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于，步驟S2所述Ag/AgCl復合納米粒子的沉積包括如下步驟：

S2-1：將所述銳鈦礦晶型二氧化鈦納米管陣列依次浸入硝酸銀溶液、蒸餾水、鹽酸溶液、蒸餾水中，重復所述浸入步驟三次，再置于紫外光下進行照射處理；

S2-2：所述硝酸銀溶液的濃度在1-10mmol·L^-1，所述鹽酸溶液的濃度在2-20mmol·L^-1，在所述硝酸鹽溶液和所述鹽酸溶液中的浸泡時間為20min，在蒸餾水中的浸泡時間為3min；

S2-3：所制得的Ag/AgCl復合納米粒子的負載量為1.30-3.66μg，Ag與AgCl的比例為2:9-23:9。

4.根據權要求1所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于，步驟S3中，所述氟硅烷為十七氟癸基三甲氧基硅氧烷，其質量分數為1％，噴涂溫度在70-80℃，噴涂密度為3mg·cm^-2，抗細菌黏附率達到99.47％。

5.根據權要求1所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于，步驟S4中，紫外光照激發的功率為1000W，光照時間為10分鐘，其表面水接觸角大小由超疏水的160.01°減少至超親水的3.2°，銀離子的釋放速度由0.0035μg h^-1上升到0.0045μg h^-1，其抗菌率和抗細菌黏附率分別達到99.15％和97.86％。

6.根據權要求1所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構，其特征在于，步驟S5中，暗儲條件為在60℃條件下避光儲存，時間為0.5小時，其表面水接觸角大小由3.2°快速恢復到150.94°。

7.根據權利要求1-6之一所述的具有抗菌協同防細菌黏附功能的智能表面結構的應用，其特征在于，將其覆蓋于海洋船舶、航空、建筑、凈水和醫療器械的表面，用于防微生物污染和防微生物腐蝕。