铜:元素周期表中的守护者 | 固有的抗菌属性 | 康宁

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铜:守护者

铜:守护者

大多数人的家中都有铜线、铜管道或者铜质组件。铜具有优良的耐久性,耐腐蚀性,极高的导热性和导电性,因而广泛用于结构材料。但用于玻璃或陶瓷时,它更多的是作为一种装饰性的材料。在长达数个世纪的时间里,铜一直被作为一种着色材料,为各种材料添加蓝色或绿色色调。除此之外,铜还有一种令材料科学家为之着迷的超能力:抗菌性。在这一方面,科学家们面临的最大问题是,如何在玻璃或陶瓷中激活这种特性。针对这一问题,康宁开发了一种解决方案。

“很多年前,人们便发现了铜的抗菌特性。而且,铜具有良好的溶解性,所以我们可以在玻璃中添加大量的铜。但是,问题是,没有人能够使铜离子从玻璃内部迁移至表面,进而发挥它的抗菌特性。”康宁Tim Gross博士说。

Gross和他的团队成功解决了这一问题。他们最近开发了一种革命性的玻璃陶瓷,可以通过受控的铜离子释放,发挥强大的抗菌作用。这种技术有望为医院等感染可能引发严重问题的场所,以及易受霉菌影响的船用设备和设施带来根本性的改变。除此之外,对于任何有大量用户触碰同一表面的环境,它也是一种理想的材料。

在此之前,康宁就已经开始研究抗菌材料。2013年,康宁通过在康宁®大猩猩®玻璃中添加银离子成功开发了首款抗菌盖板玻璃。但这种玻璃与最新的创新成果有很大的不同。银更加适用作为高透明材料的抗菌剂,如移动设备上的盖板玻璃,相比而言,铜的总体抗菌性更强,而且可在更广泛的环境下发挥抗菌作用。除此之外,它们的外形尺寸也不同。

玻璃陶瓷的结构和属性与玻璃存在本质上的差别。虽然两者的成分相似,也都采用传统的玻璃熔化工艺,但玻璃陶瓷中添加了一种成核剂。再次加热成分时,会形成晶核,然后围绕晶核还会再形成晶体。当形成足够晶体并且达到所需的尺寸后,对材料进行快速降温,最终便会形成不同于玻璃属性的玻璃陶瓷。

1952年,Donald Stookey博士发明了世界上的首种玻璃陶瓷。这种玻璃陶瓷具有优异的耐热性。康宁在此基础上推出了传奇性的CorningWare®系列炊具。那么,康宁科学家将如何使用这种新型的含铜玻璃陶瓷呢?康宁目前正在尝试将这种材料以粉末的形式加入到乳胶漆中。Gross说,“对于玻璃陶瓷,这是一个全新的应用领域。它并不是加入涂料中的第一种晶体材料。例如,之前,钛就作为增亮剂或用于提高不透明度而被加入。但是,我们是首次添加抗菌晶体材料。”

早期试验的结果非常鼓舞人心,依据美国环保署的测试方法进行的评估显示,这种涂料能使各种细菌的菌落数减少99.9%以上。所以,当你下次在粉刷墙面时,也可以为墙面添加这种超能力。

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