有机_无机纳米复合材料的研究进展

聚乳酸纳米复合材料的研究进展曹　丹,吴林波3,李伯耿,黄　源(浙江大学化工系高分子工程研究所,聚合反应工程国家重点实验室,杭州　310027) 摘要:聚乳酸是一种重要的可生物降解Π吸收高分子材料,广泛地用作可降解塑料、纤维和生物材料,市场前景广阔。

它具有与聚烯烃相当的力学强度和加工性能,但耐热性和抗冲性较差。

为满足各种应用的需要,其热性能、力学性能和气体阻隔性等尚需进一步提高。

通过与无机纳米材料复合的方法,可以明显地提高聚乳酸的性能。

本文介绍了近年来聚乳酸有机2无机纳米复合材料的制备、结构与性能等方面的研究进展,对三者的相互关系进行了评述,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词:聚乳酸;纳米复合材料;蒙脱土;二氧化硅;碳纳米管;羟基磷灰石聚乳酸(polylactic acid,P LA)是一种重要的可生物降解高分子材料。

它以玉米或薯类淀粉经发酵制得的乳酸为基本原料、经缩聚反应或其二聚体丙交酯的开环聚合反应而制得,在自然界中可生物降解生成二氧化碳和水[1],因而是一种来自自然界、使用后又回归自然界的环境友好材料,也是近年来研究开发最活跃的可生物降解材料之一[2],广泛地应用于包装材料、纤维、农膜、生物医用材料等领域。

但是,聚乳酸耐热性较差,制约了它的应用,同时,其力学性能和气体阻隔性亦有待于进一步提高,以满足不同应用的要求。

这促使人们对聚乳酸进行改性研究,各种聚乳酸改性方法和材料相继出现,如共混、共聚、纳米复合等。

自1984年R oy[3]首次提出纳米复合材料的概念以来,聚合物基纳米复合材料已得到广泛的研究和应用。

由于纳米粒子具有小尺寸效应、大比表面积、强界面结合效应等特性,使纳米复合材料具有优异的性能。

1997年Ogata[4]首次报道聚乳酸纳米复合材料,发现加入蒙脱土可使聚乳酸的结晶性和杨氏模量提高;之后,聚乳酸纳米复合材料得到了很大的发展,相继出现了聚乳酸Π蒙脱土纳米复合材料、聚乳酸Π羟基磷灰石纳米复合材料、聚乳酸Π纳米二氧化硅复合材料、聚乳酸Π纳米碳管复合材料,纳米复合的方法也从溶液共混法、熔融共混法发展到原位聚合法,其耐热、结晶、力学以及气体阻隔等性能得到显著的提高。

稀土材料的有机-无机复合研究与应用引言稀土材料的有机-无机复合是一种将稀土元素与有机物相结合的新型材料。

这种复合材料具有稀土元素在有机物基质中的优良特性和有机物的化学稳定性，可以应用于各种领域，如光电器件、磁性材料和电子材料等。

本文将介绍稀土材料的有机-无机复合研究与应用的相关内容。

稀土材料的有机-无机复合研究方法稀土材料的有机-无机复合研究方法有多种，其中较为常见且具有较高效率的方法主要有溶液法、凝胶法和溶胶-凝胶法。

1.溶液法溶液法是将稀土离子与有机物在溶液中反应生成稀土有机络合物的方法。

在该方法中，稀土离子与有机物先通过络合反应结合，然后通过溶剂的挥发以及柠檬酸等化学物质进行沉淀、还原等处理，最终得到稀土材料的有机-无机复合材料。

2.凝胶法凝胶法则是一种通过凝胶化来实现稀土材料的有机-无机复合的方法。

该方法通常先将稀土离子和有机物在溶液中进行反应，形成凝胶体系。

然后通过加热、冷却或添加交联剂等方法，使凝胶体系得到稳定，最后通过脱水、干燥等步骤得到稀土材料的有机-无机复合材料。

3.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将稀土离子和有机物通过溶解、沉淀、干燥等多个步骤进行复合的方法。

该方法主要包括溶胶制备、凝胶形成和热处理等步骤。

通过该方法制备的稀土材料有机-无机复合材料具有较高的比表面积和孔隙结构，因此在光催化、储能等领域具有广泛的应用前景。

稀土材料的有机-无机复合应用领域稀土材料的有机-无机复合具有较多的应用领域，下面将介绍其中几个主要的领域。

1.光电器件稀土材料的有机-无机复合可用于制备光电器件，如光伏电池、光电探测器等。

相比于传统的硅光电器件，稀土材料的有机-无机复合材料具有较高的光吸收率和效率，同时还具有较好的稳定性和可调控性。

因此，该材料在太阳能利用和光通讯等领域具有广泛的应用前景。

2.磁性材料稀土材料的有机-无机复合还可用于制备磁性材料。

这种材料具有较高的磁性性能，可应用于磁性存储器、磁共振成像等领域。

PMMA无机纳米复合材料的制备及性能研究的开题报告一、研究背景及意义PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）是一种重要的工程塑料，具有透明度高、机械强度高、易加工等优点，在制造光学、电子、建筑等领域广泛应用。

但同时也存在着其脆性高、热稳定性差、阻燃性能差等问题，这些问题制约了其在某些领域中的应用。

近年来，无机纳米材料的发展与应用在材料科学领域中占据了重要地位，因其在材料性能改进、提升方面具有独特优点。

目前已有学者研究的纳米复合材料中，大部分是有机纳米复合材料，面对聚合物材料的发展，无机纳米复合材料对于克服聚合物材料在物理性能、力学性能等方面的不足越来越受到重视。

因此，研究制备PMMA无机纳米复合材料，提高其力学强度、热稳定性和阻燃性能，有着重要的科学意义和应用价值。

二、研究内容1.通过化学合成方法获得具有不同形貌、尺寸和组成的分散均匀的纳米无机材料。

2.利用溶液混合法、原位聚合等方法制备PMMA无机纳米复合材料。

3.对比纳米材料和PMMA无机纳米复合材料的性能差异，分析PMMA无机纳米复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性能。

三、研究方法1.合成纳米无机材料，并通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等方法分析其物理和化学特性。

2.制备PMMA/纳米复合材料并表征物理和化学特性。

分析纳米材料在复合材料中的分散度、存在方式等。

3.测试PMMA/纳米复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性能。

采用万能试验机、热重分析仪、热解气相色谱仪等测试仪器进行分析。

四、预期成果1、成功制备出分散均匀、形貌多样的纳米无机材料。

2、成功制备PMMA无机纳米复合材料，并获得物理和化学特性的表征数据。

3、PMMA无机纳米复合材料的性能得到有效提升，其力学性能、热稳定性和阻燃性能均得到了改善。

四、研究意义1、为不同领域研究PMMA/纳米复合材料提供了新思路和方法。

2、为材料科学领域的普遍规律提供了新的实验依据和数据。

3、探究PMMA/纳米复合材料的结构和性能关系，增强对聚合物材料性能控制的理解。

3浙江省自然科学基金资助项目,编号502111。

作者简介:黄国波,男,1978年生,硕士研究生,师从邬润德教授(改为中国塑料工程学会理事)和童筱莉(副教授),主要从事无机纳米粒子/高聚物复合材料的研究,并取得了一定的成绩。

无机纳米粒子原位复合聚氨酯研究3黄国波　童筱莉　邬润德(浙江工业大学化工学院,杭州　310014)摘　要　将纳米二氧化硅(SiO 2)经预分散后加入聚氨酯(PU )反应体系进行原位聚合。

结果表明所得PU 有较好力学性能。

透射电镜(TEM )照片显示纳米SiO 2在PU 中基本上达到纳米分散。

关键词　聚氨酯,纳米SiO 2,复合材料Study on PU in 2stiu polymerized by inorganic nano 2particleHuang Guobo Tong Xiaoli Wu Runde(College of Chemical Engineering ,Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310014)Abstract Nano -SiO 2is dispersed in advance and added to the reacting system where PU is formed by in 2suit poly 2merization 1The result shows the mechanical performance of PU is improved greatly 1TEM analysis indicated that nano -SiO 2particle is dispersed in PU matrix on nano -scale.K ey w ords PU ,nano -SiO 2,composite 用纳米无机粒子增强高分子材料是近来研究的热点。

本文将纳米SiO 2作为增强剂复合PU ,根据材料复合机理,要使纳米SiO 2充分发挥增强剂的作用,就必须使其以纳米级粒子均匀分散在PU 基材中[1],这是一个技术难点,本实验主要对比常温混合[2]、加热复合和原位聚合[3]方法加入纳米SiO 2对PU 力学性能的影响。

纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。

主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。

因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。

这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。

目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。

纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。

纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。

其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。

从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。

然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。

2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。

还使得衣服不易出现折叠的痕迹。

很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。

利用纳米材料，冰箱可以消毒。

利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。

另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。

这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。

比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。

纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。

纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。

玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。

这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。

使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。

纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。

第３５卷第１期化㊀学㊀研㊀究Ｖｏｌ．３５㊀Ｎｏ．１２０２４年１月ＣＨＥＭＩＣＡＬ㊀ＲＥＳＥＡＲＣＨＪａｎ．２０２４无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展刘蕊蕊１，２∗，朱常才１，２，冀志江１，２∗，王㊀静１，２，赵春艳１，２，解㊀帅１，２（１．中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京１０００２４；２．绿色建筑材料国家重点实验室，北京１０００２４）收稿日期：２０２２⁃０９⁃２３基金项目：绿色建筑材料国家重点实验室自立项目（ＺＡ－５８）作者简介：刘蕊蕊（１９８７－），女，博士，从事生态环境功能材料研究㊂∗通信作者，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｈａｎｑｉｎｇｌｉｕｒｕｉｒｕｉ＠１６３．ｃｏｍ；ｊｚｊ１９６４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ摘㊀要：病毒感染是人类面临严峻的健康挑战，ＣＯＶＩＤ－１９大流行的形势下增加了对抗病毒特性材料的需求，尤其是在公共场所㊂本文从病毒的形态㊁特征以及生命周期过程等探讨抗病毒材料的设计原则，综述了近年来几种研究广泛的金属与金属化合物㊁光响应型半导体㊁石墨烯㊁复合材料等无机纳米抗病毒材料，并对其抗病毒性能与抗病毒机制进行了总结与讨论，总结了无机纳米材料表面病毒活性的检测方法与相关制品的标准化研究现状，并展望了抗病毒材料的开发及其评价技术的发展方向㊂关键词：抗病毒材料；无机纳米材料；抗病毒机理；抗病毒性检测技术；抗病毒标准中图分类号：ＴＢ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０２４）０１－００８４－１１Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｎａｎｏ－ａｎｔｉｖｉｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｎｔｉｖｉｒａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＩＵＲｕｉｒｕｉ１ ２∗ ＺＨＵＣｈａｎｇｃａｉ１ ２ ＪＩＺｈｉｊｉａｎｇ１ ２∗ ＷＡＮＧＪｉｎｇ１ ２ ＺＨＡＯＣｈｕｎｙａｎ１ ２ ＸＩＥＳｈｕａｉ１ ２１．ＣｈｉｎａＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓＡｃａｄｅｍｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２４ Ｃｈｉｎａ ２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２４ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｖｉｒａｌｉｎｆｅｃｔｉｏｎｉｓａｓｅｒｉｏｕｓｈｅａｌｔｈｃｈａｌｌｅｎｇｅｆａｃｉｎｇｈｕｍａｎｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅＣＯＶＩＤ－１９ｐａｎｄｅｍｉｃｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒａｎｔｉｖｉｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｐｕｂｌｉｃｐｌａｃｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆａｎｔｉｖｉｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｆｒｏｍｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｌｉｆｅｃｙｃｌｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｉｒｕｓｅｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｗｏｒｋｏｆｓｅｖｅｒａｌｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｍｅｔａｌｓａｎｄｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｌｉｇｈｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｙｐｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｅｔｃ．ｗｉｔｈａｎｔｉｖｉｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｔｈｅｉｒｍｉｃｒｏｂｉａｌｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｓｗｅｌｌａｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｖｉｒｕｓａｃｔｉｖｉｔｙｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓａｒｅａｌｓｏｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｔｉｖｉｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｉｔｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉｖｉｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｉｎｏｒｇａｎｉｃｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａｎｔｉｖｉｒａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ａｎｔｉｖｉｒａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙ；ａｎｔｉｖｉｒａｌｓｔａｎｄａｒｄ㊀㊀在当今全球社会，疾病的爆发可以迅速和容易地跨越国界和大陆传播，对人类健康和全球经济产生灾难性的影响［１］㊂病毒传播方式分为直接传播和间接传播，可以通过气溶胶㊁飞沫或者是受污染表面进行传播，这使得疫情防控变得较为复杂［２－４］㊂没有单一的解决办法来防止病毒感染的传播，通常需要采取多重屏障保护，除提高卫生标准和疫苗接种方案外，还需要采取若干控制措施，包括赋予个人防护设备㊁公共设施㊁公共建筑墙面等表面抗病毒功能性［５－７］，尤其是在学校㊁医院㊁保健中心等卫生条件要求较高的场所，这对减少病毒传播十分重要㊂目前，大量关于不同表面材料的抗菌性能的研究已经发表［８－９］㊂然而，材料的抗病毒或杀病毒特性却鲜为人知㊂细菌是单细胞生物体，但病毒是依赖于宿主繁殖和生存，两者结构与繁殖方式有很大区别㊂许多材料具有高效抗菌特性但未必具有高效抗病毒作用，这往往取决于细菌与病毒的结构和行为的差异性，使得材料针对不同类型的微生物具有不同的性能与作用机制㊂近年来，无机纳米颗粒因其纳米毒性和潜在的第１期刘蕊蕊等：无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展８５㊀抗微生物作用而被广泛研究，其高度发达的比表面积增强了其抗菌㊁抗病毒作用［１０－１１］㊂目前以纳米粒子形式的金属氧化物和氢氧化物可作为抗菌剂的报道不少，它们对微生物细胞的作用机制非常不同㊂本文综述了各种无机纳米抗病毒材料的抗病毒性能，并讨论了它们消除和抑制潜在有害微生物生长的可能机制，同时探讨了无机抗病毒材料抗病毒活性的评价方法以及其标准发展现状，对后续材料的开发以及研究方法等问题提出了展望㊂１㊀病毒形态与结构病毒是以ＤＮＡ或ＲＮＡ为核心包裹在保护性蛋白质外壳中构成的一种非细胞生物㊂于２０１９年２月被国际病毒分类委员会（ＩＣＴＶ）命名的病毒共有６５９０种［１２］㊂感染人类的病毒通常大小在２０ ２６０ｎｍ范围㊂了解病毒的生命周期过程对于抗病毒材料的设计具有至关重要的作用㊂病毒生命周期包括附着和进入㊁复制㊁组装和释放等过程㊂病毒的附着和进入依靠病毒的衣壳或包膜蛋白实现㊂附着与进入是一个连续过程㊂病毒进入宿主细胞的机制有多种，病毒通过内吞作用㊁膜融合㊁细胞－细胞融合（合胞体）三种主要的方式进入宿主细胞，然后依靠宿主复制㊁繁殖㊂体外抗病毒材料主要是通过破坏病毒结构阻止病毒在细胞表面的附着并且进入细胞，从而达到阻止病毒在人与人或物与人之间的传播㊂知晓病毒的形态与结构对于认知病毒的特性包括传染性㊁耐久性以及存活性都具有重要意义㊂通常，病毒的基因组（ＤＮＡ或ＲＮＡ）会被外层蛋白质层的衣壳保护，衣壳形状主要有三种：二十面体㊁螺旋形和复合体（如痘病毒衣壳）㊂衣壳的形状被用来帮助识别病毒，可以提供病毒的生命周期信息㊂有些病毒，如流感病毒或冠状病毒，在衣壳外部有脂质双层膜，可以进一步保护病毒的核衣壳结构㊂因此根据病毒外层有无脂质层，可以将病毒分为包膜病毒（也称囊膜病毒）与非包膜病毒（也称非囊膜病毒）㊂在囊膜上有时还有一些囊膜蛋白形成的刺突结构（见图１所示），这些刺突有助于病毒进入宿主细胞，并与包膜结合，在病毒与宿主的相互作用中发挥多重作用㊂包膜为病毒提供了许多优势，如在细胞出芽过程中起保护作用㊂包膜还有助于增强结构的灵活性，并有助于从宿主免疫系统的抗体中掩盖衣壳刺突抗原㊂这种逃避宿主免疫反应的能力可能是病毒感染暴发的一个重要因素㊂近年来的大多数病毒性图１㊀包膜病毒结构示意图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆａｎｅｎｖｅｌｏｐｅｄｖｉｒｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ流行病，如埃博拉㊁麻疹㊁寨卡病毒㊁禽流感㊁非典㊁中东呼吸综合症和正在发生的ＣＯＶＩＤ－１９，都是由包膜病毒引起的㊂虽然包膜病毒中的脂质双分子层可以提供对病毒的额外保护，但它也可以损害病毒在宿主细胞外的生存，因为脂质双分子层可以在严酷的物理或化学环境条件下降解㊂非包膜病毒在极端环境中更稳定，对抗病毒剂和热环境更有抵抗力［１３］㊂２㊀抗病毒材料微生物灭活机制以及性能研究㊀㊀总的来说，根据材料类型可分为六种微生物灭活机制：ａ）表面具有杀灭病毒ＲＮＡ／ＤＮＡ的离子，如金属和聚乙烯亚胺；ｂ）产生活性氧物种（ＲＯＳ）的光敏化材料，产生的ＲＯＳ与生物分子发生反应，对蛋白质和核酸造成损伤，如ＴｉＯ２㊁ＺｎＯ；ｃ）材料的强吸附性导致病毒脱水破膜，如多孔吸附材料；ｄ）材料尖锐的纳米结构，通过穿刺方式导致病毒膜破裂，如石墨烯；ｅ）在水凝胶中控制抗病毒剂（包括抗微生物肽）的释放；ｆ）直接灭活，如生物聚合物，能与病毒的包膜或衣壳蛋白结合㊂对于无机纳米抗病毒材料，主要的抗病毒机制在于前四种㊂早在１８９３年，ＫａｒｌＮäｇｅｌｉ就提出重金属的微生物杀灭作用，表明贵金属在低浓度下也会有抗病毒效果，这被称为寡动力学效应［１４］㊂报道称，有３０多种金属能与微生物发生相互作用，包括银（Ａｇ）㊁金（Ａｕ）㊁钴（Ｃｏ）㊁铜（Ｃｕ）㊁铁（Ｆｅ）㊁汞（Ｈｇ）㊁锰（Ｍｎ）㊁镍（Ｎｉ）㊁铅（Ｐｂ）和铂（Ｐｔ））㊂金属的抗菌性能研究成果较多并在多领域得到应用㊂然而，金属的抗病毒性能的研究较少且与病毒的作用机制研究有待深入㊂金属离子在灭活病毒时要进行一系列过程，如转录和翻译的调控㊁逆转录㊁核酸的折叠和展开㊁催８６㊀化㊀学㊀研㊀究２０２４年化㊁正链和负链转移㊁核酸裂解㊁膜电流抑制等过程［１５］㊂有研究者报道，病毒感染真核细胞以及金属纳米颗粒的抗病毒机制，见图２所示［１６］㊂图２㊀病毒感染真核细胞的示意图模型和金属纳米颗粒的抗病毒机制［１６］Ｆｉｇ．２㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆａｖｉｒｕｓｉｎｆｅｃｔｉｎｇａｎｅｕｋａｒｙｏｔｉｃｃｅｌｌａｎｄａｎｔｉｖｉｒａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｅｔａｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［１６］㊀㊀金属纳米粒子与病毒粒子直接结合，阻碍病毒进入宿主细胞，抑制其复制㊁繁殖；或者金属纳米粒子破坏病毒的核酸基因结构，阻碍病毒复制繁殖㊂比较有代表性的铜㊁银是被广泛认可且性能优异的抗病毒金属㊂２．１㊀铜与铜化合物铜的抗病毒机理主要归因于铜离子的释放，即铜离子 进入 细胞，破坏病毒的基因组，限制它们的新陈代谢㊁呼吸和繁殖过程，见图３所示［１７］㊂大量证据表明铜通过与ＤＮＡ和ＲＮＡ的链结合并在链间和链内交联，具有扰乱ＤＮＡ和ＲＮＡ的能力［１８］㊂并且，通过加入过氧化氢或抗坏血酸可以增强铜的生物杀灭性能，病毒金属蛋白易被铜取代而失活［１９－２０］㊂图３㊀铜对细菌（上）㊁病毒（中）和真菌（下）的接触杀灭机制［１７］Ｆｉｇ．３㊀ Ｃｏｎｔａｃｔｋｉｌｌｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｃｏｐｐｅｒａｇａｉｎｓｔｂａｃｔｅｒｉａ（ｔｏｐ），ｖｉｒｕｓｅｓ（ｍｉｄｄｌｅ）ａｎｄｆｕｎｇｉ（ｂｏｔｔｏｍ）［１７］㊀㊀也有研究报道，活性氧（ＲＯＳ）的产生也是铜导致病毒失活的原因［２１－２２］㊂在氧化应激下，铜会产生ＲＯＳ，通过类似芬顿反应等破坏病毒的核酸结构㊂Ｋｅｅｖｉｌ课题组采用实验法测试了ＲＯＳ的作用［２２］，将ＨｕＣｏＶ２２９Ｅ接种于铜和黄铜表面，利用Ｄ－甘露醇和４，５－二羟基－１，３－苯二磺酸分别捕获羟基自由基和超氧阴离子，确定了活性氧参与了病毒的灭活机制㊂第１期刘蕊蕊等：无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展８７㊀Ｋｅｅｖｉｌ课题组［２３］通过实验法证明铜的抗病毒机理，分别在乙二胺四乙酸和二磺酸盐（分别是（铜（ＩＩ）和铜（Ｉ）螯合物）存在下，将ＨｕＣｏＶ－２２９Ｅ病毒接种到１００％铜和黄铜（７０％铜）表面，这两种螯合剂存在下病毒在材料表面２ｈ内均不失活㊂铜离子已被证明能与半胱氨酸反应而直接抑制病毒的蛋白酶，并对单链㊁阳性㊁包膜ＲＮＡ病毒和包膜㊁双链㊁线性ＤＮＡ的病毒基因组造成损害［２１，２３］㊂与细菌不同，病毒缺乏核酸修复机制，因此它们更容易受到金属的影响，而金属是在核酸受损的基础上发挥作用㊂与不锈钢表面相比，铜表面表现出更好的抗病毒性能㊂Ｎｏｙｃｅ等的一项研究表明了甲型流感病毒分别铜和不锈钢表面暴露１㊁６和２４ｈ后的存活情况［２４］，如图４所示，不锈钢表面（图４ａ，ｂ）即使在孵育２４ｈ后仍显示出高达５０００００个病毒颗粒的较高污染水平㊂然而，铜表面（图４ｃ，ｄ）在培养时间６ｈ时仅显示５００个病毒颗粒，这表明铜表面具有优越的抗菌性能㊂图４㊀不锈钢表面（ａ，ｂ）和铜表面（ｃ，ｄ）的流感病毒存活情况［２４］Ｆｉｇ．４㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｚａｖｉｒｕｓｓｕｒｖｉｖａｌｏｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｓ（ａ，ｂ）ａｎｄｃｏｐｐｅｒｓｕｒｆａｃｅｓ（ｃ，ｄ）［２４］英国南安普顿大学Ｋｅｅｖｉｌ课题组在２０１５年报道［２１］，发现病毒衣壳的完整性与铜合金和黄铜接触后会受到损害，材料中铜含量的变化即使１０％的波动都对其杀毒性能有显著影响㊂Ｋｅｅｖｉｌ课题组在随后的研究中证实［２２］，人类冠状病毒２２９Ｅ在黄铜和铜镍表面可以快速失活㊂见图５所示，２２９Ｅ冠状病毒在黄铜上存活时间小于４０ｍｉｎ，在含铜量小于７０％的铜镍合金上存活时间为１２０ｍｉｎ，与之相对照的不锈钢和镍表面（不含铜的金属表面）没有显示任何抗病毒活性，在锌表面观察到轻微的抗病毒活性㊂图５㊀人类冠状病毒在黄铜和铜镍表面的失活情况［２２］Ｆｉｇ．５㊀Ｒａｐｉｄｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｃｏｒｏｎａｖｉｒｕｓｏｃｃｕｒｓｏｎｂｒａｓｓａｎｄｃｏｐｐｅｒｎｉｃｋｅｌｓｕｒｆａｃｅｓ［２２］日本东京大学［２５］研究了固态铜化合物对噬菌体Ｑβ的灭活性，噬菌体Ｑβ是一种具有单链ＲＮＡ的细菌病毒，它可作为人类流感病毒的模型病毒㊂结果表明氧化亚铜（Ｃｕ２Ｏ）㊁硫化亚铜（Ｃｕ２Ｓ）㊁碘化亚铜（ＣｕＩ）和氯化亚铜（ＣｕＣｌ）都具有较高的抗病毒活性，且银粉的抗病毒活性选低于Ｃｕ２Ｏ㊂Ｑｉｕ等［２６］报道了类菱形亚铜化合物ＣｕＦｅＯ２具有较强的抗病毒活性，且通过酸蚀刻表征了其化学稳定性，与ＣｕＯ相比，ＣｕＦｅＯ２具有更高的化学稳定性，这为材料的实际应用提供了可能性㊂图６总结了铜及其化合物现在或者未来可能的应用领域㊂目前，铜抗菌抗病毒材料已应用在如门把手㊁楼梯栏杆㊁推板㊁把手㊁抽屉拉㊁电器开关板㊁管道装置和水槽㊁电梯地板按钮等产品中，尤其是在公共交通系统㊁机场㊁邮轮㊁军事基地和船舶㊁购物中心㊁大学㊁酒店㊁娱乐中心㊁体育馆㊁大型办公楼㊁医院和医疗保健设施等场所对该功能材料需求量大㊂此外，铜现在被用于制药工业的各个领域，涉及健康安全的防腐剂㊁抗真菌药物㊁个人卫生产品等㊂铜还可以作为表面消毒剂㊂２．２㊀银与银化合物银作为生物杀菌剂已得到充分证明，自古以来，银器被用于盛水的容器，以防止液体和食物的腐烂㊂公元前６９年的罗马药典中也提到了银㊂目前银已被应用到水净化系统㊁食品包装㊁玩具和婴儿奶嘴㊁电话手柄㊁医疗设备等领域㊂银纳米颗粒主要研究其对细菌的抗菌潜力，但也被证明对几种类型的病毒具有抗病毒活性，包括人类免疫缺陷病毒㊁乙型肝炎病毒㊁单纯疱疹病毒㊁呼吸道合胞病毒和猴痘病毒等㊂研究发现银纳米粒子（ＡｇＮＰｓ）对各种病毒表现出不同的抗病毒机制，图７列举了ＡｇＮＰｓ可能的８８㊀化㊀学㊀研㊀究２０２４年抗病毒机制［２７］：１）ＡｇＮＰｓ与病毒包膜表面蛋白的相互作用；２）ＡｇＮＰｓ与细胞膜的相互作用并阻断病毒进入细胞；３）ＡｇＮＰｓ阻断病毒进入细胞的通路；４）ＡｇＮＰｓ与病毒基因组的相互作用；５）ＡｇＮＰｓ扰乱病毒复制过程；６）ＡｇＮＰｓ与病毒复制所必需的细胞因子相互作用㊂图６㊀具有生物灭活特性的铜及其化合物的潜在应用领域Ｆｉｇ．６㊀Ｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｐｐｅｒａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｕｎｄｓｗｉｔｈｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ图７㊀ＡｇＮＰｓ对各种病毒可能的抗病毒机制［２７］Ｆｉｇ．７㊀ＰｏｓｓｉｂｌｅａｎｔｉｖｉｒａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆＡｇＮＰｓａｇａｉｎｓｔｖａｒｉｏｕｓｖｉｒｕｓｅｓ［２７］㊀㊀银被证明其抗病毒机制在于病毒表面的固定化，或者阻止或破坏宿主细胞受体，或者病毒衣壳内核酸的失活［２８－２９］㊂分子结构中含有巯基末端的病毒可与银结合，进而影响病毒的复制周期［３０］㊂此外，与铜类似，银也被认为具有位点特异性Ｆｅｎｔｏｎ机制，即与生物分子结合，被超氧自由基或其他还原剂还原，然后被过氧化氢再氧化，这些循环氧化还原反应导致自由基对病毒分子邻近的靶部位造成损伤㊂有报道称，浓度为０．００００１％ ０．００００２％的Ａｇ４Ｏ４对ＨＩＶ－１有杀灭效果［３１］㊂过氧化银对乳头状瘤病毒ＳＶ－４０㊁单纯疱疹１型㊁痘苗病毒㊁腺病毒和脊髓灰质炎病毒有抗病毒效果［３２］㊂磺胺嘧啶银被证明能引起单纯疱疹病毒和水泡性口炎病毒（ＶＳＶｓ）的直接失活㊂银的杀毒作用在很大程度上取决于其化学性质㊁浓度以及与周围环境中其他化合物的协同作用［３３］㊂Ｈａｎ等［３４］测试了Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３和Ｃｕ／Ａｌ２Ｏ３金属催化剂对ＳＡＲｓ冠状病毒和杆状病毒的灭活特性㊂病毒在Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３和Ｃｕ／Ａｌ２Ｏ３表面的存活时间分别为５和２０ｍｉｎ㊂Ｂｒｉｇｈｔ等［３５］报道了含银和铜离子的沸石（铝硅酸盐钠）粉体的抗病毒性能，表明３．５％Ａｇ／６．５％Ｃｕ离子组合的沸石对人第１期刘蕊蕊等：无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展８９㊀类冠状病毒２２９Ｅ和猫传染性腹膜炎病毒最有效㊂２．３㊀光响应型半导体光响应型半导体材料抗病毒过程包括以下几个方面：光吸收㊁电子／空穴的产生以及价带空穴和导带电子产生的超氧阴离子㊁羟基自由基等活性氧对有机物的氧化㊂ＴｉＯ２因其光催化性能及其在灭活细菌和病毒方面的应用而备受关注，相应的微生物灭活机制见图８所示［３６］㊂当能量大于３．３ｅＶ的光照射到半导体表面时，光被半导体吸收会发生电子跃迁，电子从价带转移到导带，电子的转移开始一系列可能的光反应，在价带中产生了空穴（ｈ＋），同时在导带中产生了自由电子（ｅ－），产生的活性物质通过扩散进入微生物细胞，杀死或破坏其细胞膜和内部，从而抑制微生物的生长㊂图８㊀ＴｉＯ２纳米粒子的光催化反应及其由于活性氧的形成引起脂膜紊乱和遗传信息破坏，最终导致细菌细胞死亡或病毒失活的原理图［３６］Ｆｉｇ．８㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｆＴｉＯ２ＮＰｓａｎｄｔｈｅｉｒａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｏｎｏｎｌｉｐｉｄｍｅｍｂｒａｎｅｄｉｓｏｒｄｅｒａｎｄｇｅｎｅｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓ［３６］㊀㊀Ａｋｈｔａｒ等通过超声化学方法开发了ＴｉＯ２胶体纳米颗粒，表现出杀病毒行为［３７］㊂Ｎａｋａｎｏ等［３８］利用包膜流感病毒和非包膜ＦＣＶ证明了ＴｉＯ２涂层的光催化抗病毒活性，经紫外照射４ｈ后流感病毒活性降低了３．６－ｌｏｇ，照射８ｈ后ＦＣＶ病毒滴度降低了１．７－ｌｏｇ㊂Ｉｓｈｉｇｕ⁃ｒｏ等证实［７］ＴｉＯ２旋涂的玻璃板在０．００１ｍＷ／ｃｍ２强度下，Ｑβ噬菌体和Ｔ４噬菌体在照射２４ｈ后，病毒活性分别降低了５－ｌｏｇ和２－ｌｏｇ，在０．１和０．０１ｍＷ／ｃｍ２光强下，两种病毒的失活速度更快㊂用含氟化合物对ＴｉＯ２表面涂层进行改性，是提高活性氧生成效率的重要手段㊂Ｐａｒｋ等［３９］研究了含氟ＴｉＯ２表面涂层对噬菌体ＭＳ２㊁ＦＣＶ和ＭＮＶ的杀病毒活性，在３．５μＷ／ｃｍ２的强度的紫外灯下，噬菌体ＭＳ２在涂有Ｆ－ＴｉＯ２涂层的玻璃表面作用４２ｍｉｎ后９０％的病毒失活㊂在２．４μＷ／ｃｍ２的紫外强度下（等效于室内环境的紫外强度），噬菌体ＭＳ２在Ｆ－ＴｉＯ２涂层上作用１２ｈ后病毒浓度下降到检测限以下，验证了Ｆ－ＴｉＯ２涂层在室内环境中防止病毒传播的潜力㊂２．４㊀石墨烯石墨烯是ｓｐ２杂化碳原子的二维材料，它经过表面化学功能化，可产生不同含氧官能团的衍生物如氧化石墨烯（ＧＯ）和还原氧化石墨烯（ＲＧＯ）㊂石墨烯已在多项研究中证实其对大肠杆菌等具有优异抗菌作用［４１］㊂不同石墨烯衍生物（石墨㊁ＧＯ㊁ＲＧＯ）的物理相互作用会影响细胞膜的完整性㊁代谢过程和微生物的形态［４０］㊂尽管石墨烯被证明是一种抗病毒材料［４１－４２］，但其单独的抗病毒性能尚未见报道㊂ＧＯ已被证明可作为抗病毒材料，可抑制包括伪狂犬病㊁番茄丛矮病毒㊁呼吸道合胞病毒的感染［４３－４４］㊂ＧＯ薄片结构㊁高的比表面积和锋利的边缘等特性，已证明对病毒具有破坏性，其固有的负电荷也起到杀病毒作用［４３－４４］㊂ＧＯ与其他已知抗病毒材料（如银纳米颗粒或磺化磁性纳米颗粒）复合，以实现抗病毒活性［４３］㊂Ｊａｎａ等提出了一种独特的金属氧化物嵌入石墨烯薄片结构，获得Ｃｕ／石墨烯基纳米复合材料，在３０ｍｉｎ内能灭活病毒粒子（见图９）［４５］㊂该材料能干扰病毒粒子进入宿主细胞，导致病毒基因的表达㊁复制和子代病毒颗粒的产生减少，从而减缓感染进展速度；使用聚乙烯醇（ＰＶＡ）作为封盖剂，形成一种以Ｃｕ／石墨烯纳米复合材料为基础的高透明涂层，该涂层可以潜在地应用于多种表面，以减少呼吸道病毒感染的传播㊂９０㊀化㊀学㊀研㊀究２０２４年图９㊀Ｃｕ／石墨烯涂层抗病毒表面的作用机制［４５］Ｆｉｇ．９㊀ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎｏｆＣｕ／ｇｒａｐｈｅｎｅ－ｃｏａｔｅｄａｎｔｉｖｉｒａｌｓｕｒｆａｃｅ［４５］２．５㊀复合材料将不同种类材料或抗病毒基团结合制备复合材料在增强抗病毒特性方面具有很大优势㊂例如，游离ＡｇＮＰｓ虽有优异抗病毒性能，但由于其存在颗粒聚集㊁细胞毒性㊁人体吸入引发毒性等缺陷，将ＡｇＮＰｓ与其他材料复合能规避以上缺陷㊂Ｐａｒｋ等发现［４６］，用约３０ｎｍ的ＡｇＮＰｓ修饰二氧化硅开发高性能复合材料体系，该体系对甲型流感病毒表现出明显抗病毒活性㊂Ｍａｒｔｉｎｅｚ－Ａｂａｄ等［４７］通过溶剂铸造技术将银离子掺入聚乳酸薄膜中，该复合膜在体外对沙门氏菌和猫杯状病毒具有抗菌和抗病毒活性㊂Ｍｏｒｉ等［４８］研究了ＡｇＮＰｓ－壳聚糖复合材料对甲型流感病毒的抗病毒作用㊂Ｍｏｎｍａｔｕｒａｐｏｊ等［４９］研究了ＴｉＯ２修饰羟基磷灰石复合材料，显示出其对甲型流感病毒的强活性㊂Ａｍｉｒｋｈａｎｏｖ等［５０］开发了由ＴｉＯ２纳米颗粒包裹聚赖氨酸和ＤＮＡ／肽核酸的纳米生物复合材料，并显示了其对甲型流感病毒的抑制作用㊂Ｇｒｏｖｅｒ等［５１］将过水解酶固定在多壁碳纳米管上，然后与乳胶基涂料结合形成催化涂层，该材料对流感病毒Ｘ－３１滴度降低大于４ｌｏｇ１０㊂３㊀无机纳米材料表面病毒活性的检测方法研究㊀㊀评价病毒活性的方法有多种［５２－５３］，主要分为三大类：１）以细胞为基础的方法来测量病毒的传染性；２）以基因或蛋白表达方法来检测病毒的存在；３）直接计数病毒颗粒数量㊂具体包括：空斑法（蚀斑法）㊁终点稀释法（ＴＣＩＤ５０）㊁集中形成分析法㊁定量聚合酶链反应㊁酶联免疫吸附测定法㊁流式细胞仪计数法㊁电子显微镜法等㊂３．１㊀空斑法空斑实验是检测病毒滴度最为经典的方法，通过测定空斑形成单位数（ＰＦＵ）来测定病毒滴度是常用的方法㊂其原理为将病毒充分稀释后感染细胞，使用琼脂培养基将病毒感染局限于固定区域，若干天后病毒感染造成的细胞病变会形成空斑，１个空斑被认定为由１个病毒感染㊁扩散所致，计算病毒滴度，其单位为ＰＦＵ／ｍｌ（空斑形成单位）㊂将一系列稀释的病毒接种到含有细胞系的平板中，病毒溶解细胞并在细胞间传播，细胞裂解可用肉眼或显微镜观察㊂该方法假设一个ＰＦＵ是单个感染性病毒㊂细胞可以固定，用结晶紫染色，以帮助计数ＰＦＵ㊂空斑检测被认为是用于评估抗病毒物质和感染性病毒粒子的最定量的方法之一㊂然而，它只提供活病毒（而非缺陷病毒）的检测方法㊂空斑分析只能用于引起细胞裂解的病毒（流感病毒㊁疱疹病毒）㊂这种试验经常使用覆盖法（如使用琼脂糖或纤维素）来固定细胞并限制病毒的传播㊂对试验的修改可以产生不同的结果㊂３．２㊀终点稀释法ＴＣＩＤ５０ＴＣＩＤ５０法测定病毒滴度原理为，取出Ｘ体积病毒液感染组织，该Ｘ体积病毒液中有５０％可能含有病毒，从而使组织发生感染㊂Ｘ的倒数即为病毒滴度，其单位为ＴＣＩＤ５０／ｍＬ，ＴＣＩＤ５０法基于泊松分布的统计学原理，与空斑实验的换算关系为０．６９ＴＣＩＤ５０／ｍＬ＝１ＰＦＵ／ｍＬ㊂空斑实验测定的病毒滴度更为精确，而ＴＣＩＤ５０法所得数据更为可信㊁稳定㊂两种方法均为病毒滴度测定的常用方法，空斑实验运用更多，ＴＣＩＤ５０法则多用于细胞病变效应不明显的病毒滴度测定，如人第１期刘蕊蕊等：无机纳米抗病毒材料及其抗病毒性检测技术的研究进展９１㊀免疫缺陷病毒（ＨＩＶ）㊂终点稀释试验（也称为组织培养感染剂量（ＴＣＩＤ）试验），涉及用滴定法测定细胞系中已知的病毒滴度㊂在一个细胞系中滴定已知的病毒滴度，以估计细胞培养中５０％的细胞死亡㊂Ｓｐｅａｒｍａｎ－Ｋａｒｂｅｒ或Ｒｅｅｄ－Ｍｕｅｎｃｈ公式被常用于采用串行稀释法计算５０％点㊂该方法的改进包括使用比色法（着色四唑）以提高可靠性㊂３．３㊀集中形成分析法病灶形成法是用免疫染色技术检测ＰＦＵ的一种血小板形成法㊂荧光抗体可用于检测感染宿主细胞中的特异性病毒抗原㊂采用与传统的空斑相似的迭置法，用荧光显微镜检测感染细胞㊂结果：病灶形成法与ＴＣＩＤＥｎ法一样准确㊂然而，需要昂贵的试剂和专业的软件来检测病灶㊂３．４㊀定量聚合酶链反应实时聚合酶链反应是一种可用于定量检测病毒分子方法㊂可以从样本中提取病毒的ＤＮＡ或ＲＮＡ，并根据目标病毒选择特定的引物和探针㊂然后在实时聚合酶链反应热循环仪上建立反应并进行扩增㊂如果存在病毒，可以通过与样本中核酸数量成比例的循环阈值的增加来量化㊂该方法检测结果准确㊁快速，常用于临床检测患者标本中病毒数量㊂这是一种定量方法，但可能产生假阴性或假阳性㊂３．５㊀酶联免疫吸附测定法酶联免疫吸附试验经常用于临床环境，特别是血源性病毒的检测㊂该试验使用与抗体相结合的酶，这些抗体与匹配的病毒抗原相结合㊂然后加入酶底物（最常见的是辣根过氧化物酶），如果被检测到就会产生一个信号（通常是颜色变化）㊂这种颜色变化可以用分光光度计测得的光密度来量化㊂酶联免疫吸附测定法是一种定量检测方法，但常被认为该方法不如定量聚合酶链反应准确㊂酶联免疫吸附测定法可以使用标准设备（分光光度计）和商用试剂盒测试提升准确度㊂３．６㊀流式细胞仪计数法采用流式细胞仪对细胞进行分析和分类㊂近年流式细胞仪的分辨率已经提高，有能力从背景噪声中检测病毒颗粒㊂对传统的前向光散射进行了改进，以在特定角度遮挡光线和噪声㊂更强大的激光器和探测器也被开发出来，它们更有效地区分病毒纳米颗粒和细胞㊂流式细胞术是检测样品中病毒数量的一个非常有用的工具㊂它提供包括活病毒和缺陷病毒在内的病毒颗粒的完整计数㊂然而，标准的流式细胞仪很难将病毒与样品或试剂中的颗粒物区分开来㊂流式细胞术可以用于描述和跟踪病毒的繁殖过程，这对试图了解病毒的起源和进化很有用㊂３．７㊀电子显微镜法电子显微镜是一种成熟的检测和表征病毒成像的方法㊂该方法需保存标本，阴性染色㊂阴性染色通过电子不透明染色（通常以重金属为基础）在样本和背景之间创建对比，使病毒粒子的结构可以被看到㊂电子显微镜不同于其他诊断方法，如酶联免疫吸附测定法或定量聚合酶链反应，因为它可以表征与细胞的相互作用，并对抗体无法检测到的新物种进行成像㊂当成像比其他检测方法更有优势时，例如在研究新的或未知的病毒感染时，这种技术更常被使用㊂电子显微镜提供了所有病毒颗粒（有缺陷的和活的）的检测㊂４㊀评估无机纳米材料及制品抗病毒活性的国内外标准现状㊀㊀目前关于无机纳米材料及制品抗病毒相关的国内外标准，见表１所示㊂涉及的材料或制品包括纺织品㊁陶瓷㊁塑料㊁无孔材料㊁涂料㊁消毒剂等，相比较而言，抗病毒纺织品领域发展得相对迅速与成熟，２０１４年ＩＳＯ１８１８４标准的执行奠定了纺织品在抗病毒领域的领先地位㊂现有ＩＳＯ㊁ＡＳＴＭ㊁美国联邦和欧盟标准有出台关于抗病毒活性评价的标准，尤其是ＩＳＯ２１７０２－２０１９系列标准的实施推进了我国抗病毒材料标准的发展，为相关制品抗病毒的发展起到积极推动作用㊂在ＩＳＯ２１７０２－２０１９基础上，２０２０年国内首次发布关于抗病毒建筑涂料的标准，涉及Ｔ／ＣＮＣＩＡ０１０１４－２０２０㊁Ｔ／ＣＮＣＩＡ０３００２－２０２０㊁Ｔ／ＧＤＴＬ０１１－２０２０三项团体标准，标准中涉及到的病毒毒株选择㊁培养时间㊁评价方法以及抗病毒指标均有所不同，但均以细胞病毒为评价毒株，采用蚀斑法或者ＴＣＩＤ５０法进行评价㊂国内目前关于抗病毒陶瓷的标准尚未发布，目前只有国际上ＩＳＯ１８０６１－２０１４和ＩＳＯ１８０７１－２０１６两项关于抗病毒陶瓷评价标准，以噬菌体Ｑβ为模型病毒进行评价，涉及到光催化型和非光催化型陶瓷制品㊂抗病毒剂／消毒剂／防腐剂等抗病毒活性标准方法，国内可以参照消毒技术规范进行开展，尚未见专门的评价标准，国际上该领域涉及的标准有Ｅ１０５２㊁。

第39卷第4期2011年4月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S V ol 39N o 4 29基金项目:江苏省高校自然科学重大基础研究项目(10KJA430054)作者简介:杨磊(1985-),硕士研究生,主要从事功能材料的研究。

联系人:张长森。

无机 有机复合吸波材料研究进展杨 磊1 张长森2* 罗驹华2(1 常州大学,常州213164;2 盐城工学院,盐城224051)摘 要 介绍了无机吸波材料和有机吸波材料种类、特点及研究现状;阐述了无机 有机复合材料的吸波机理。

重点分析了核 壳结构、纳米结构、膜结构及管状结构等不同结构无机 有机复合吸波材料制备方法、性能的研究现状,最后指出了该研究领域中存在的不足及研究发展方向。

关键词 吸波材料,无机/有机复合材料,综述Recent progress in the development of inorganic organic compositeabsorbing materialsYang Lei 1Zhang Chang sen 2Luo Juhua2(1 Scho ol o f Materials Science and Eng ineer ing,Changzhou U niv ersity ,Changzho u 213164;2 School of M aterials Eng ineering ,Yancheng Institute o f Technolog y,Yancheng 224051)Abstract T he ino rg anic/or ganic composite materials are one o f ho t st udy in material science.W e intr oduced t hespecies,features and r ecent study of inor ganic and o rg anic absor bing materials sever ally;ex patiated absor ption wav e mech anisms of the ino rg anic/or ganic co mpo site mater ials;fo cused on t he prepa ratio n appr oaches,pr operties and cur rent r esear ch situat ion of differ ent str ucture composite mater ials,such as the co re shell str ucture,nanostr uctur e,membrane str ucture and tubular structure.F inally,it w as po inted out that sho rtcoming s o f curr ent r esear ch and futur e dir ect ion of the ino rg anic/or g anic co mpo site abso rbing mat er ials.Key words wav e abso rbing mater ials,inorg anic/o rg anic absor bing material,over view吸波材料由吸收剂和基体材料两部分组成,是一类能够吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换为其它形式的能量(如机械能、电能和热能)而消耗掉的功能材料。

TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。

其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。

近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。

本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。

TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。

其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。

通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。

目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。

其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。

通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。

研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。

例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。

除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能的有效手段。

掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。

目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。

复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。

常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。

对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。

由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。

同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。

对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。

总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。

有机无机复合材料的制备技术及应用有机无机复合材料是由有机物和无机物两者之间的共存关系组成的材料。

其制备技术分为原位合成和后期掺杂两种。

其中前者是指在有机基质中添加无机化合物或在无机基质中添加有机化合物，使两者发生化学反应从而形成复合材料。

后期掺杂则是在有机或无机材料中添加另一种成分，使其在材料中分散均匀。

本文将着重探讨有机无机复合材料制备技术及其应用。

一、制备技术1.原位合成原位合成法是利用有机物和无机物在一定条件下发生化学反应、交联等过程，制备出有机无机复合材料。

这种方法主要有两种，即溶胶凝胶法和聚合物改性法。

（1）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将无机物在有机溶剂中溶解成胶体，然后加入有机单体，反应后得到复合材料。

其中，溶胶是指微粒的尺寸在1纳米到1000纳米之间，是介于溶液与凝胶之间的状态；凝胶是指粘稠度高，呈胶状且具有某种结构的无定形聚集体。

（2）聚合物改性法聚合物改性法是利用有机聚合物改性为无机化合物的一种方法。

具体过程中，有机聚合物中加入一些含有活性基团的无机单体，然后经过配合反应，得到有机无机复合材料。

2.后期掺杂后期掺杂法是基于有机和无机材料的已有基础之上，将两种材料进行掺杂混合，从而制备出有机无机复合材料。

其中，后期掺杂法的主要方法为机械混合法和溶液共混法。

（1）机械混合法机械混合法是利用机械力将有机材料和无机材料进行混合。

这种方法主要有干球磨法、湿球磨法、超声波混合法、高压混合法等。

其中，湿球磨法最为常用，通过搅拌混合物进行磨合，使有机物与无机物充分接触，形成均匀的混合物。

（2）溶液共混法溶液共混法是将有机材料和无机材料在同一溶剂中溶解，随后进行旋转蒸发，得到有机无机复合材料。

这种方法的特点是在溶剂中混合，加工过程简单，但由于双方是共溶的，因此交联程度较低，成品的物理性质一般较差。

二、应用有机无机复合材料的应用非常广泛，涉及到材料科学、动力学、光学、电子、生物医学等诸多领域。

下面列举一些主要应用：1.功能材料有机无机复合材料通常具有特殊的结构和物理性质，比如形状记忆、变色、防护等功能，可以用于制备纳米材料、传感器、催化剂等。

原位法制备聚乳酸／无机纳米复合材料研究进展郑林萍;李丹;张予东;常海波;张普玉【摘要】综述了国内外原位法制备聚乳酸（PLA）／无机纳米复合材料的研究进展，主要包括不同维数的无机纳米填料与PLA的原位复合。

着重阐述了原位熔融缩聚法和原位开环聚合法，同时简要介绍了原位沉析法。

原位法使无机纳米填料能更好地分散于PLA基体中，用量少，不需要加入其他添加剂也能避免团聚，同时避免了再加工过程中引起的热降解，且制备工艺简单。

由于PLA和无机纳米填料界面间的化学键合作用，使得复合材料的热稳定性、玻璃化转变温度（L）、力学性能、降解性能和光学性能等得到了改善，从而拓宽了PLA的应用范围。

%The research progress in nanocomposites of poly(lactic acid)and inorganic nano-fillers was reviewed in this paper, with technologies of in-situ polymerization and in-situ precipitation being emphasized. These in-situ methods overcame the problem of aggregation of the nano- particles. The inorganic nano-filler was finely dispersed in and strongly interacted with the polymer matrix so that improved the thermo-stability, glass transition, mechanical properties, optical performance of the composites. And it avoided thermal degradation by a fused. The application of the poly(lactic acid) based the composites was enlarged.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】6页(P8-13)【关键词】聚乳酸;无机纳米填料;纳米复合材料;原位法【作者】郑林萍;李丹;张予东;常海波;张普玉【作者单位】河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004 河南大学药学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004;河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004;河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004;河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】TQ3210 前言PLA作为一种可生物降解材料，因其良好的力学性能、可加工性、透明性以及环境友好性，而被广泛地应用于日常生活用品。

编者按:纳米材料是当前材料科学研究的热点之一,涉及多种学科,具有极大的理论和应用价值,被誉为/21世纪最有前途的材料0,国内众多科研单位在此领域也作了大量工作,形成各自特有的研究体系。

本文(Ñ、Ò)就其中的高分子纳米复合材料,提出了作者的一些见解,供同行们共同探讨,以促进研究水平的提高,不断取得创新的成果。

高分子纳米复合材料研究进展*(I)高分子纳米复合材料的制备、表征和应用前景曾戎章明秋曾汉民(中山大学材料科学研究所国家教委聚合物复合材料及功能材料开放研究实验室广州510275)文摘综述了高分子纳米复合材料的发展研究现状,将高分子纳米复合材料的制备方法分为四大类:纳米单元与高分子直接共混(内含纳米单元的制备及其表面改性方法);在高分子基体中原位生成纳米单元;在纳米单元存在下单体分子原位聚合生成高分子及纳米单元和高分子同时生成。

介绍了高分子纳米复合材料的表征技术及其应用前景。

关键词高分子纳米复合材料,纳米单元,制备,表征,应用Progress of Polymer2Nanocomposites(I)Preparation,Characterization and Application of Polymer2NanocompositesZeng Rong Zhang Mingqiu Zeng Hanmin(Materials Science Institute of Z hongshan Uni versity,Labo ratory of Poly meric Co mpo si te&Functio nal Materials,The State Educational Commissi on of China G uangzhou510275)Abstract The progress of polymer2nanocomposites is revie wed.The preparation methods are classified into four categories:direc tly blending nano2units with polymer(including preparation and surface2modification of nano2units),in situ synthesizing nano2units in polymer matrix,in situ polymerizing in the presence of nano2units and simultaneously syn2 thesizing nano2units and polymer.The characterization and application of polymer2nanocomposites are also introduced.Key words Polymer2Nanocomposites,Nano2Unit,Preparation,Characterization,Application3高分子纳米复合材料的表征技术高分子纳米复合材料的表征技术可分为两个方面:结构表征和性能表征。