[发明专利]一种铁电抗菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁电抗菌材料及其制备方法和应用，所述铁电抗菌材料包括铁电材料或铁电基复合材料的基层，所述基层为经过极化处理的基层；所述铁电基复合材料为包括所述铁电材料作为基体的复合材料。所述铁电抗菌材料在抑制细菌黏附、灭菌中的应用。本发明利用铁电材料经极化后偶极子有序排列，在材料表面产生电荷减少细菌在材料表面的黏附，或铁电材料在外界刺激下产生瞬态电荷，进一步产生活性氧杀灭细菌。

技术领域

本发明属于抗菌材料技术领域，尤其涉及一种铁电抗菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

生活中的细菌或微生物无处不在，细菌性及病毒性感染诱发的重大疾病和死亡一直威胁着人类的健康和安全。例如2003年出现的SARS病毒，2005年的禽流感H5N1病毒，2009年的H1N1流感病毒以及2013年的H7N9，2020年出现的新型冠状病毒。这些大面积传播的疾病，无一例外都是由有害微生物引起的，给世界带来了沉重的打击。而抗生素等药物的滥用会导致细菌的耐药性，已经被世界卫生组织(WHO)列为当今人类面临的最大健康威胁之一。因此，抗菌材料的研发是一个迫在眉睫的重要课题。

目前广泛使用的有无机抗菌材料、有机抗菌材料和复合抗菌材料。无机抗菌材料的优点是具有良好的安全性、热稳定性和持久性，是当前众多材料中广泛应用的一类抗菌剂。但价格高昂和抗菌的迟滞性是最大的不足，它无法和有机抗菌剂快速的灭菌能力相比。而且对于真菌、霉菌等，几乎起不到抑制作用。有机抗菌剂具有种类丰富多样、抗菌作用快、抗菌能力强、应用技术比较成熟等特点，但有机小分子抗菌剂的抗菌作用往往缺乏持久性，细菌也容易对其产生抗药性，因此随着时间的延长，抗菌效果会逐渐减弱甚至消失，有些有机小分子抗菌剂还存在易挥发、毒性大等缺点。因此，当前研发新型的高性能且高效的抗菌材料的需求尤为迫切。

发明内容

为了解决上述背景技术中所提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种铁电抗菌材料及其制备方法和应用。本发明利用铁电抗菌材料中有序排列的偶极子引起表面电荷，改变细菌在材料表面的黏附性，抑制微生物的生长繁殖；或者在外界刺激下产生活性氧杀灭微生物。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一方面，本发明提供了一种铁电抗菌材料，包括铁电材料或铁电基复合材料的基层，所述基层为经过极化处理的基层；所述铁电基复合材料为包括所述铁电材料作为基体的复合材料。

进一步地，所述铁电材料包括铁电聚合物、无机铁电材料中的至少一种。

进一步地，所述铁电聚合物包括聚偏氟乙烯及其共聚物、碳原子数为奇数的尼龙、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚亚乙烯基二氰、聚脲、聚苯基氰基醚、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯、铁电液晶中的至少一种；优选地，所述聚偏氟乙烯共聚物包括聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚偏氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯共聚物。

进一步地，所述无机铁电材料包括钛酸铅、钛酸钡、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、钛酸铋、铋层状钙钛矿结构铁电体、钨青铜型铁电体、铁酸铋、磷酸二氢钾、硫酸三甘酸氨、罗息盐、钙钛矿型有机金属卤化物铁电体、及上述的掺杂化合物中的至少一种。

进一步地，所述铁电基复合材料还包括非铁电材料，所述非铁电材料包括光热材料。

进一步地，所述光热材料包括金纳米棒、金纳米壳、金纳米笼、空心金纳米球、钯纳米片、钯@银、钯@二氧化硅、碳纳米管、石墨烯、还原氧化石墨烯、炭黑、黑磷、硫化铜、吲哚菁绿、聚苯胺、钌酸锶、以及上述物质经过各种化学修饰后的产物中的至少一种。

进一步地，所述铁电材料与非铁电材料的质量比为100：0-70：30(不包括100：0)。

进一步地，所述极化处理为使铁电材料偶极子有序排列的处理。

进一步地，所述极化处理的方式包括以力、电、磁、辐照的外场作用使铁电材料偶极子有序排列的处理方式。