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纳米银知识
 
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纳米银基础
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纳米银基础
 
      一  纳米的概念

      纳米(nanometer),作为一个物理尺度单位,简写为nm。
     1nm=103μm=106mm=10-9m。1nm相当于10个氢原子一个挨一个排起来的长度。由此可知纳米是一个极小的尺寸,但它又代表人们认识上的一个新层次,从微米进入到了纳米。从微米到纳米,不仅仅是尺度上的变化,更重要的是,在纳米尺度下,物质会表现出一些新的理化特性。
 
      纳米科技
 
      纳米科学技术是在上世纪80年代末期诞生并快速发展的一种新科技。其内容是在纳米尺度范围内认识和改造自然,通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米科技的出现标志着人类改造自然的能力已经延伸到原子、分子水平,标志着人类科学技术已经进入一个新的时代――纳米科技时代。

      纳米科技是一门多学科交叉、基础研究和应用开发紧密联系的高新技术,如纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学和纳米机械学等新学科。纳米不仅是一个空间尺度上的概念,而且是一种新的思维方式,即生产过程越来越细,以致于在纳米尺度上直接由原子、分子的排布制造具有特定功能的产品。
 
      纳米材料
 
      纳米材料分为两个层次,即纳米超微粒子与纳米固体材料。纳米超微粒子指的是粒子尺寸为1-100nm的超微粒子;纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料。
 
      纳米效应
 
      纳米结构材料的特性是由所组成的微粒的尺寸、相组成和界面这三个方面的相互作用来决定的。一般称直径小于1nm的粒子为原子簇。含有千百万个原子的超微粒子通常也称纳米粒子,它的尺度大于原子簇,小于通常的微粉,当把宏观大块物体细分成超微粒子后,在一定的尺寸下,它显示出许多奇异的特性,即它的力、电、热、光、磁、化学性质与传统固体具有显著的不同。

      纳米粒子可以是由单晶或多晶组成的。不同的制备工艺可以控制制造出不同形状的纳米粒子。

      1 小尺寸效应:
      当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。例如:光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态的转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变。

      2 表面效应:
      纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面原子占相当大的比例。随着粒径减小,表面原子数迅速增加。这是由于粒径小,表面积急剧变大所致。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其它原子结合。例如:金属的纳米粒子在空气中会燃烧,无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附,并与气体进行反应。

      3 量子尺寸效应:
      当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低轨道能级而使能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
      量子尺寸效应直接解释了纳米粒子特别的热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能等一系列的与宏观特性有着显著不同的特性。

      4 宏观量子隧道效应:
      微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来,人们发现了一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应,称为宏观的量子隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。
      量子尺寸效应、隧道效应将会是未来微电子器件的基础,或者它确立了现存微电子器件进一步微化的极限。当微电子器件进一步细微化时,必须要考虑上述的量子效应。
 
      纳米材料的合成
 
      1、物理方法:
      可由过饱和蒸汽来制备团簇和纳米粒子。
      物理方法可以分为:电阻加热惰性气体蒸发法、氢电弧等离子法、超声速膨胀法、激光蒸发法和有合物激光分解法。
 
      2、纳米粒子的化学合成:
      化学合成可在分子水平上进行物质控制。由于时在分子水平上的结合,因此化学均匀性好。
 
      3、金属纳米材料的制备:
      水溶液法。在水溶液中,可以把具有不同pH值的金属盐的溶液还原的方法制备超细粉末。有机溶液法,超细粒子也可用有机或有机金属试剂合成,金属胶体可以用过渡金属碳化合物在惰性气氛中热解来制备。电解法,使用电极将金属电解为离子状态,再另一极还原为纳米金属颗粒。
 
      4、溶胶-凝胶法:
      溶胶-凝胶技术可以看作时一种快速固化技术,因为制备的氧化物处于一种高能和亚稳状态。溶胶-凝胶技术时制备纳米结构材料的特殊工艺。这不仅因为它从纳米单元开始,而且在纳米尺度上进行反应,最终制备出具有纳米结构特征的材料。在尺寸控制方面,溶胶-凝胶技术时纳米制备工艺是最合适的。
 
      二 银的介绍

      银(Silver),元素符号为Ag.是从自然银和其它银矿物中提取的一种银白色的贵金属。摩氏硬度2.7,密度10.53克/立方厘米,具有很好的导电性、延展性和导热性。多用于电子工业、医疗和照相行业,更主要的用途是用来制造首饰、器皿和宗教信物。
   
      银Ag在地壳中的含量很少,仅占1×10-5%,在自然界中有单质的自然银存在,但主要以化合物状态产出。纯银为银白色,熔点960.8℃,沸点2210℃,密度10.49克/厘米3。银是面心立方晶格,塑性良好,延展性仅次于金,但当其中含有少量砷As、锑Sb、铋Bi时,就变得很脆。
    
      银的化学稳定性较好,在常温下不氧化。但在所有贵金属中,银的化学性质最活泼,它能溶于硝酸生成硝酸银;易溶于热的浓硫酸,微溶于热的稀硫酸;在盐酸和“王水”中表面生成氯化银薄膜;与硫化物接触时,会生成黑色硫化银。此外,银能与任何比例的金或铜形成合金,与铜、锌共熔时极易形成合金,与汞接触可生成银汞齐。

      银的使用史

      银和黄金一样,是一种应用历史悠久的贵金属,至今已有4000多年的历史。由于银独有的优良特性,人们曾赋予它货币和装饰双重价值,英镑和我国解放前用的银元,就是以银为主的银、铜合金。
    
      银白色,光泽柔和明亮,是少数民族、佛教和伊斯兰教徒们喜爱的装饰品。银首饰亦是全国各族人民赠送给初生婴儿的首选礼物。近期,欧美人士在复古思潮影响下,佩戴着易氧化变黑的白银镶浅蓝色绿松石首饰,给人带来对古代文明无限美好的遐思。而在国内,纯银首饰亦逐渐成为现代时尚女性的至爱选择。
    
      纯银有一个有趣的特点,银饰的抗氧化性和光泽的持久性也跟个人的体质有关的,体质好的人会越戴越亮,而如果体质较弱体内毒素较多的话可能银饰很快就会发黑,就像古代人用银针测试酒里是否有毒一样,有毒的话银针会变黑的。所以不时戴戴纯银饰品,可以排出体内毒素,一举两得!表面镀了别的金属的银饰可没有这种排毒的功能。
 
      银的医用
 
      白银历来就有防毒功能的说法。据专家介绍,现代医学研究证实,银在水中可形成带正电荷的银离子,这些银离子能将细菌吸附其上,令细菌赖以呼吸的酶失去作用,使细菌无法生存,据科学研究,伤寒杆菌在银片上也只能存活1小时,白喉杆菌在银片上也只能存活3个小时!由于白银杀菌能力很强,故被誉为“永久性的杀菌剂”。
  
      早在古代人们就发现了银具有天然的抗菌性和安全性。那时,古埃及人知道用薄银片覆盖伤口来防止细菌感染加速伤口愈合,蒙古族人知道用银器盛装羊奶可以保鲜。而在公元前300多年前希腊王国皇帝亚历山大带兵东征时,由于遭遇到痢疾的感染从而知道了银制餐具能够杀菌、减少感染的发生。到了1893年,瑞士植物学家梅奇利发现银离子可以杀灭藻类。1929年英国人弗利密库采用载银药物来治疗梅毒。以后随着人类的发展和科学技术的进步人们发现了银是一种安全的广谱性杀菌材料,对其的应用也逐渐推广开来。
 
      三 纳米银介绍
 
      通俗的讲,就是将粒径做到纳米级的金属银单质
 
      纳米银的抗菌杀菌性
 
      银粒子与外界有着更多的接触面积,更高的表面能使得纳米银粒子具有更高的抗菌活性。由于纳米级银粒子的小尺寸效应和表面效应,使得纳米银粒子具有更强的渗透能力,从而达到更高效的抗菌效果。

      纳米银粒子通过电离平衡,源源不断的释放出银离子。银离子通过以下三种途径从根本上抑制了细菌的繁殖。ⅰ.银离子攻击细菌内部的代谢酶中的-SH基团,使细菌的代谢酶失去活性,阻碍细菌的正常代谢;ⅱ.银离子与细菌细胞壁上暴露的肽聚糖反应,使其不能将能量转运进细胞内,阻碍了细菌的正常生理活动;ⅲ.银离子与细菌DNA碱基结合改变了细菌DNA结构,抑制了DNA的转录。经由以上三种途径,从根源上彻底阻碍了细菌的繁殖,从而达到卓越的抗菌效果。

      由于纳米银具有更高的表面能和更多的接触面积,使其具有更高的抗菌活性,细菌在与纳米银接触后6秒钟就失去活性。由于银的独特抗菌机理,使得纳米银抗菌剂不会像其他抗菌剂一样,使细菌产生抗药性,因此可以保证持续稳定的用药量和抗菌效果。

      纳米银是以单质银形式存在的无机抗菌剂,由于银具有较好的化学稳定性,纳米银相比其他抗菌剂,具有更好的稳定性,也意味着纳米银拥有更加持久的抗菌效果。

      纳米银可以持续稳定的通过电离释放出银离子抗菌,而进入细菌内部使细菌失去活性的银离子又会游离出细菌体内,参与新一轮的攻击,这使得纳米银类似于催化剂一样,拥有半永久的卓越抗菌性能。

      鉴于纳米级银离子的高活性和高比表面积,我们可以使用更低的浓度达到卓越的抗菌效果(最低有效抑菌浓度10ppm)。

      纳米银使金属银的纳米级颗粒,金属银应用于抗菌领域有着几千年的古老历史,无数的使用实例告诉我们银抗菌是安全无毒的。通过现代科学检测,我们再一次从科学的角度证明纳米银安全无毒害。(2004年4月纳米银能量溶液获得台湾财团法人生物技术开发中心认证通过为无毒性-----证书编号 DV-TR-AC00190;2004年6月纳米银能量溶液获台湾财团法人生物技术开发中心认证通过为无刺激性----证书编号 DV-TR-DI00013;2005年1月纳米银能量溶液获得美国FDA认证试验Northview pacific laboratories,inc.------认证通过为无毒性,编号:Y5A016G)

      纳米银的安全性是国际医学界公认的,在美国,纳米银的安全性被认为是和食品同级别。2001年,哈佛大学医学院的外科教授Robert H. Demling在《WOUNDS》上发表文章,阐述了银治疗创伤的功效,他认为,“银通过阻断微生物的呼吸酶系统(阻断其能量产生)来杀灭微生物,但对人体细胞没有负面影响……几个世纪以来银的使用证明了银对人体组织是无毒的。”

      1990年,美国毒物与疾病登记处及美国公共卫生局委托Clement国际公司进行了银毒性的调查,内容涉及银的吸收、分布、代谢、排泄及其对健康的影响,根据该研究,至今还没有外用银引起人毒性反应或影响免疫系统、心血管系统、生殖系统的功能以及发育和遗传毒性的报道。

      早在明代,中国的《本草纲目》中也有“生银,味辛,寒,无毒”的记载,李时珍说,“银本无毒,其毒则诸物之毒也”。

      100多年来的临床和实验室研究证明,银非常安全。
 
      纳米银的抗菌特点
 
      纳米(nm)是继微米之后的目前最小的一种计量单位,1纳米为百万分之一毫米,即毫微米,也就是十亿分之一米。纳米银,是利用前沿纳米技术将银纳米化,纳米技术出现,使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃,极少的纳米银可产生强大的杀菌作用,可在数分钟内杀死650多种细菌,广谱杀菌且无任何的耐药性,能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的修复,无任何毒性反应,对皮肤也未发现任何刺激反应,这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景,是最新一代的天然抗菌剂,纳米银杀菌(六)特点。

      1.广谱抗菌

      纳米银颗粒直接进入菌体与氧代谢酶(-SH)结合,使菌体窒息而死的独特作用机制,可杀死与其接触的大多数细菌、真菌、霉菌、孢子等微生物。经国内八大权威机构研究发现其对耐药病原菌如耐药大肠杆菌、耐药金葡萄球菌、耐药绿脓杆菌、化脓链球菌、耐药肠球菌,厌氧菌等有全面的抗菌活性;对烧烫伤及创伤表面常见的细菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌及其它G+、G-性致病菌都有杀菌作用;对沙眼衣原体、引起性传播性疾病的淋球菌也有强大的杀菌作用。一种抗生素能杀灭大约6种病原体,而纳米银可杀灭数百种致病微生物。杀灭细菌、真菌、滴虫、支/衣原体、淋球菌,杀菌作用强,对抗菌素耐药菌有同样杀灭作用!

      2.强效杀菌

      据研究发现,Ag可在数分钟内杀死650多种细菌。纳米银颗粒与病原菌的细胞壁/膜结合后,能直接进入菌体、迅速与氧代谢酶的巯基(-SH)结合,使酶失活,阻断呼吸代谢使其窒息而死。独特的杀菌机理,使得纳米银颗粒在低浓度就可迅速杀死致病菌。

      3.渗透性强

      纳米银颗粒具有超强的渗透性,可迅速渗入皮下2mm杀菌,对普通细菌、顽固细菌、耐药细菌以及真菌引起的较深处的组织感染均有良好的杀菌作用。

      4.修复再生

      纳米银可促进伤口愈合,促进受损细胞的修复与再生,去腐生肌,抗菌消炎改善创伤周围组织的微循环,有效地激活并促进组织细胞的生长,加速伤口的愈合,减少疤痕的生成。

      5.抗菌持久

      纳米银颗粒利用专利技术生产,外有一层保护膜,在人体内能逐渐释放,所以抗菌效果持久。

      6.安全无毒

      早在《本草纲目》中记载生银,无毒;美国公共卫生局1990年《关于银毒性的调查报告》中说明银对人体无明显毒副作用;纳米银是局部用药,银含量少,是最安全的用药方式。经试验考察发现小鼠在口服最大耐受量925mg/kg,即相当于临床使用剂量的4625倍时,无任何毒性反应,在兔的皮肤刺激实验中,也没有发现任何刺激反应。

      7.无耐药性

      纳米银属于非抗菌素杀菌剂纳米银能杀灭各种致病微生物,比抗菌素更强,10nm大小的纳米银颗粒独特抗菌机理可迅速直接杀死细菌,使其丧失繁殖能力,因此,无法生产耐药性的下一代,能有效避免因耐药性而导致反复发作久治不愈。
 
      纳米银的应用

      纤维(织物、成品),信息产业、医药产业、生态环境,日常生活用品


                                          

                             


      细节应用:

      棉、麻、丝、涤纶、晴纶、氨纶、粘胶纤维、蛋白纤维、成品布料、服装、床上用品、日用纺织品、玩具等、二极管、三极管集成电路的焊接,电子浆料、水产养殖、园艺设施、土壤改良、建筑材料、装饰材料、洗涤用品、玻璃器皿、包装类纸制品、特殊行业用纸、除臭剂、医药外用抗菌凝胶、塑料制品
 
      四 纳米能量产品的概念
 
      4~1000μm波长的远红外线是太阳光线中的不可见光。90%的波长介于8~12微米,每秒能震动10⒓次方频率,是肉眼无法见到的超短波,美国太空总署解开远红外线神奇的医疗保健功能,研究指出:生物体由70~80%水组成,8~12微米的远红外线因频率于生物体细胞构成之分子,原子间的运动频率一致,其能量被细胞所吸收,即远红外线和细胞组织的水分子形成共振效应,活化水分子集团,进而活化组织细胞,促进生物体养分,水分及免疫输送系统的管壁扩展,使之循环顺畅,达到促进新陈代谢的目的。
      本公司的能量产品加入了纳米级的能量粒子,可产生放射出8~12微米的光波。

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