[发明专利]一种不锈钢表面的纳秒激光烧蚀与醋酸锌热分解复合制备抗菌表面的方法及抗菌材料与应用

说明书

本发明涉及一种不锈钢表面的纳秒激光烧蚀与醋酸锌热分解复合制备抗菌表面的方法及抗菌材料与应用，解决了纳米氧化锌抗菌表面制备周期长，生产率低等问题，制出的纳米氧化锌更高质高效，可通过激光加工平台单工序完成，大大缩短制备周期。本发明包括以下几个步骤：(1)将不锈钢样件放在无水乙醇中超声清洗并进行风干；(2)对样件进行一次纳秒激光打孔从而获得微纳结构；(3)利用超声雾化器，将醋酸锌乙醇溶液均匀喷洒在在工件表面；(4)对样件进行二次纳秒激光烧蚀；(5)将样件分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10分钟，从而去除表面粘附的未分解的醋酸锌及激光烧蚀产生的熔渣，从而得到纳米氧化锌抗菌表面。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，是不锈钢材制备微纳表面结构并沉积纳米氧化锌达到抗菌效果的技术，具体涉及一种通过激光-化学热分解的复合制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

由于纳米氧化锌材料良好的导电导热及抗菌性能，近几年受到人们广泛的关注，它已经开始应用于航空航天及海洋船舶，且在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等领域具有广阔的发展空间。而激光烧蚀高效稳定、可靠且成本低，因此它是一种适于工业推广应用的纳米级增材制造技术。

目前制备纳米氧化锌的方法主要分为气相沉淀法、模板法和溶胶-凝胶法等，但发明人发现：溶胶-凝胶法的产品生产率较低且合成的纳米氧化锌不均匀。模板法的模板去除比较困难，无法大规模生产且生产效率低下。气相沉淀法也有很多的缺点和问题：(1)原材料的利用率不高且消耗大量的试剂；(2)较难控制纳米氧化锌的生长，得到的纳米氧化锌尺寸大小不均一且分散性也不够好(3)制备的浓度比较低，不利于工业级的大规模制备。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的在于提出一种不锈钢表面的纳秒激光烧蚀与醋酸锌热分解复合制备抗菌表面的方法，首先用纳秒激光对不锈钢表面进行加工使其表面形成微纳结构，然后将醋酸锌的乙醇溶液超声雾化，喷洒在表面，最后用激光对其进行二次烧蚀，使得醋酸锌微液滴高温分解产生纳米氧化锌，然后经过清洗即可得到纯净的纳米氧化锌抗菌表面。通过纳秒激光制备出的纳米氧化锌抗菌表面成本低，方法简单高效，且单一试剂对环境无污染，适合工业推广。有效的解决了纳米氧化锌抗菌表面制备方法复杂，成本高，造成环境污染等问题。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种不锈钢表面的纳秒激光烧蚀与醋酸锌热分解复合制备抗菌表面的方法，包括：

在工件表面形成微纳结构；

将醋酸锌的醇溶液附着在工件表面，热分解，在工件表面形成纳米氧化锌层。

本申请研究发现：对于纳米氧化锌而言，与梯形加工相比，采用激光打孔的方式可以更好地提高纳米氧化锌表面抗菌性能。

本申请对多种锌盐进行了筛选、实验，发现：采用醋酸锌能够与纳秒激光烧蚀较好的匹配，制备出抗菌性能优异的纳米氧化锌表面。

本发明开发一种工业级能够大规模稳定生产的纳米氧化锌抗菌表面新方法，采用单工序制造的方法，样件经过一次的装夹，即可制备出纳米氧化锌抗菌表面，节省了化学试剂，减少了制备周期，可广泛应用于化工纺织及医学抗菌领域。

本发明的第二个方面，提供了任一上述的方法制备的抗菌材料。

该抗菌材料由纳米氧化锌材料作为抗菌表面，导电导热及抗菌性能良好，且与基体结合紧密。

本发明的第三个方面，提供了上述的抗菌材料在航空航天及海洋船舶、陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药领域中的应用。