[发明专利]被构造为增强UV灭菌的表面涂层以及制造表面涂层的方法

说明书

公开了一种增强UV灭菌的表面涂层以及制造表面涂层的方法，所述表面涂层被构造为使入射在表面涂层上的紫外光的紫外光密度局部增强。表面涂层包括介电层、位于介电层上的导电层、位于介电层和导电层中的一系列纳米开口、位于所述一系列纳米开口中的一系列纳米天线以及位于所述一系列纳米天线与导电层之间的介电间隙。导电层和纳米天线都包括UV等离子体材料。

技术领域

本申请总体上涉及被构造为增强UV灭菌的表面涂层以及制造所述表面涂层的方法。

背景技术

紫外(UV)光(200-320nm)通常用于针对病毒和微生物病原体对表面进行灭菌。紫外光通过破坏病毒和其它微生物内部的遗传物质来对表面进行灭菌。此外，作为UV光的特定波段的UVC光(200-280nm)被广泛用于杀菌。例如，UVC灯和机器人通常用于对水和空气净化器进行清洁，清洗诸如实验室设备的物体以及诸如公共汽车和飞机的空间。UVB光(280-320nm)也可以用作杀菌，但是与UVC光相比，UVB光需要高剂量或更长的暴露时间以进行有效杀菌。用于有效杀菌的典型剂量对于UVC光大于60mJ/cm²，对于UVB光大于1000mJ/cm²。

然而，对人而言暴露于UVC光比暴露于UVB光更危险，并且现有的UVC杀菌剂对于人类暴露是不安全的。根据EU健康机构指南，人类暴露于UVC光在3mJ/cm²或更低的剂量下每天最多8小时是安全的。暴露于更高剂量和/或更长持续时间的UVC光可能损害人眼和皮肤，并且可能引起癌症。

发明内容

本申请涉及被构造为使入射在表面涂层上的紫外光的紫外光密度局部增强的表面涂层的各种实施例。在一个实施例中，表面涂层包括：介电层；导电层，位于介电层上；一系列纳米开口，位于介电层和导电层中；一系列纳米天线，位于所述一系列纳米开口中；以及一系列介电间隙，位于所述一系列纳米天线与导电层之间。导电层和所述一系列纳米天线都包括UV等离子体材料。

所述一系列介电间隙中的介电间隙具有约10nm或更小的距离。

UV等离子体材料可以是铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、铊(Tl)、铅(Pb)、铋(Bi)、镁(Mg)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)或者其组合。

介电层可以包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二氧化硅(SiO₂)或低指数介电材料。

所述一系列纳米天线中的每条纳米天线可以具有圆形、球形、椭圆形、棱柱形(例如，正方形或矩形)或者锥形。

所述一系列纳米天线的平均直径可以在从约20nm至约500nm的范围内。

所述一系列纳米天线的至少一条纳米天线可以具有与所述一系列纳米天线中的另一条纳米天线的形状或尺寸不同的形状或尺寸。

所述一系列纳米天线的周期性可以在从约50nm至约1,000nm的范围内。

所述一系列纳米开口和所述一系列纳米天线可以设置为超过表面涂层的至少60％。

一种根据本公开的另一实施例的表面涂层包括：紫外等离子体材料的层，包括一系列纳米天线；以及介电图案，位于紫外等离子体材料的层中。介电图案使所述一系列纳米天线中的相邻纳米天线彼此间隔开介电间隙。

介电间隙可以具有约10nm或更小的距离。

UV等离子体材料可以是(Al)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、铊(Tl)、铅(Pb)、铋(Bi)、镁(Mg)、锗(Ge)、氮化镓(GaN)或者其组合。

介电图案可以包括诸如网格线、条纹、V形线、锯齿图案、十字形图案以及其组合的形状的阵列。

所述一系列纳米天线的平均宽度可以在从约20nm至约500nm的范围内。