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早在數(shù)千年前，我國游牧民族就發(fā)現(xiàn)，用銀器盛放的奶制品不容易腐壞。現(xiàn)代科學(xué)研究表明，銀遇水會(huì)電離出銀離子，而微量的銀離子便可具備較強(qiáng)的抗菌能力，與其他抗菌添加劑相比更符合市場低成本理念。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米銀因體積小、接觸面積大、活性位點(diǎn)多，殺菌能力較普通銀質(zhì)材料也大大增強(qiáng)，已被廣泛應(yīng)用于包括抗菌涂料在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)中涂料在線coatingol.com。

1. 納米銀抗菌涂料的抗菌原理

對于以納米銀作為抗菌添加劑的涂料而言，其抗菌效果來自于納米銀電離產(chǎn)生的銀離子 (Ag?)。具體而言，可分為接觸抗菌和催化抗菌。

接觸抗菌的機(jī)理是：病菌的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁表面為負(fù)電荷，而在庫侖力的作用下，帶正電的Ag?會(huì)與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)合。 在Ag?與細(xì)胞壁接觸的過程中，Ag?會(huì)抑制肽聚糖的合成，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂，破壞病菌結(jié)構(gòu)，達(dá)到滅活的效果。而當(dāng)Ag?被吸附到細(xì)胞膜內(nèi)時(shí)，一方面會(huì)與蛋白質(zhì)上的巰基 (?SH) 反應(yīng)結(jié)合，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性；另一方面Ag?與蛋白質(zhì)產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，蛋白酶失活后會(huì)影響細(xì)菌的分裂繁殖、呼吸作用等正常生物機(jī)能。此外，Ag?會(huì)破壞病菌的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA），導(dǎo)致其失去繁殖能力。而且當(dāng)菌體失去活性后，Ag?又會(huì)從菌體中游離出來，重復(fù)進(jìn)行殺菌，因此產(chǎn)生持久的抗菌效果。

催化抗菌的機(jī)理是：銀作為過渡金屬，其離子在紫外線的照射下能催化分解水分子或氧分子，產(chǎn)生超氧陰離子自由基、羥基自由基等具有強(qiáng)氧化性的活性氧物質(zhì) (ROS)。過多的ROS會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)的氧化劑與抗氧化劑的動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)細(xì)菌的細(xì)胞組織產(chǎn)生氧化損傷，進(jìn)而在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致病菌失去活性。在產(chǎn)生ROS的過程中，Ag?只充當(dāng)反應(yīng)的催化劑，并不消耗其本身，從而保證了抗菌的長效性。

2. 納米銀抗菌涂料的應(yīng)用領(lǐng)域

建筑涂料：傳統(tǒng)的建筑涂料往往對霉菌沒有滅活和抑制作用，在合適的溫度和濕度下，有害菌孢子生存于墻體涂料內(nèi)，破壞涂層的初始性能，被破壞的涂層又為有害菌提供了新的營養(yǎng)源，長此以往墻面變成了有害細(xì)菌的良好生存繁衍環(huán)境。霉菌的大量繁殖會(huì)破壞墻面的美觀性和結(jié)構(gòu)完整性，甚至縮短建筑的使用壽命。使用納米銀抗菌建筑涂料，可以在很大程度減緩甚至阻止霉菌的生存繁殖。例如，某科研團(tuán)隊(duì)研究了季銨基硅溶膠包覆納米銀 (QAg-SiO?) 對于含氟丙烯酸樹脂 (PFHA) 建筑涂料的抗菌效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)QAg-SiO?的添加量達(dá)到10%時(shí)，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率可達(dá)99.99%和97.54%。

粉末涂料：粉末涂料通過靜電噴涂，不含溶劑，更符合如今綠色環(huán)保的觀念。但若需要發(fā)揮納米銀的抗菌性能，必須在有水溶劑的條件下才能電離出有效的Ag?。因此在制備粉末涂料的過程中，需要添加能夠吸附空氣中水分子的物質(zhì)作為抗菌劑載體，才能促進(jìn)Ag?的釋放。在科研實(shí)踐中，有團(tuán)隊(duì)提出了用沸石分子篩作為納米銀的載體，同時(shí)用親水材料包裹，添加Cu2?作為保護(hù)劑和改色劑、Zn2?作為緩釋劑，不僅使納米銀更容易與水和溶解氧接觸，還有效控制了Ag?的釋出速率。實(shí)驗(yàn)表明，這種納米銀抗菌劑使得粉末涂料對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌具有優(yōu)異的抗菌活性，6 h內(nèi)對上述病菌的滅活率超過了99.99%。

木器涂料：砧板、碗筷、家具等木器，在日常生活中與我們接觸頻繁，其表面的健康與抗菌性能因此十分重要。然而木器本身容易滋生霉菌，影響木制品的外觀及使用壽命，威脅人類身體健康。傳統(tǒng)的木器漆多為水性涂料，在涂覆過程中，受工藝以及木材自身多孔結(jié)構(gòu)的影響，涂料表面會(huì)不可避免地產(chǎn)生細(xì)微的孔隙，空氣中的灰塵、霉菌等也會(huì)吸附在這些孔隙中。對此，有科研人員將納米銀溶膠加入到熱-紫外光雙重固化乳液體系中，得到具有抗菌性的納米復(fù)合水性木器涂料；另有團(tuán)隊(duì)采用環(huán)保的銀原位還原工藝制備了大豆分離蛋白納米銀水溶液，并通過超聲波將大豆蛋白與聚丙烯酸樹脂混合，得到了聚丙烯酸酯-納米銀抗菌木器涂料。這些都為日常家用木器的安全、健康、環(huán)保性能提供了創(chuàng)新型解決方案。

其他應(yīng)用領(lǐng)域：除了在上述領(lǐng)域，納米銀抗菌添加劑在醫(yī)療器械、食品包裝、海洋工程設(shè)施、精密儀器、日用百貨等的涂裝領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

3. 納米銀抗菌涂料的研究展望

隨著人們衛(wèi)生健康意識的日益增強(qiáng)，市場對于抗菌產(chǎn)品的關(guān)注與需求不斷擴(kuò)大，納米銀因其安全系數(shù)高、抗菌性好、性價(jià)比強(qiáng)，在抗菌涂料上的應(yīng)用也逐漸走向成熟。圍繞納米銀抗菌涂料，目前的研究重點(diǎn)集中在納米銀的形態(tài)、粒徑、分散性、共混與承載方式等因素對涂料抗菌性能的影響，高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的納米銀制備方式也是其研發(fā)熱點(diǎn)之一。

同時(shí)，納米銀存在易氧化的問題，這不僅會(huì)降低涂料的抗菌性能，其黑色氧化物AgO還可能會(huì)對涂料的顏色、光澤等參數(shù)帶來不利影響。此外作為納米材料，易團(tuán)聚也是納米銀潛在的缺點(diǎn)之一。這些都為納米銀抗菌涂料的研發(fā)重點(diǎn)提供了思路與方向。