Приложение на тънки филми от ZnO и нaночастици от ZnO


Категория на документа: Други




Приложение на тънки филми от ZnO и

нaночастици от ZnO

ZnO и в частност наночастиците и тънките нанофилми изградени от него, намират широко приложение в много области: биология, медицина, фармация, екология, физика, електроника, автомобилостроене, астронавтика и др. За широкото използване на цинковия оксид в толкова много области способстват неговите свойства. Цинковия оксид е полупроводников материал, което дава възможност да бъде включен в сензори измерващи електрични потенциали, той също така има бактерицидно действие, което го прави приложим в много области.

Получаване на тънки филми ZnO.

Съществуват няколко вида методи за получаване на тънки филми от цинков оксид: физични и химични. Физични методи: радиочестотно магнитно разпрашаване и плазмено стимулирано отлагане от газова фаза(PECVD). Има данни за получаване на наночастици чрез използване на лазерните технологии(1). Химични методи: електрохимично отлагане от разтвор, химично отлагане от разтвор и покритие с помощта на потапяне и изтегляне на пластинка (dip coating) от зол-гел. Установено е, че съществува връзка между начина на получаване на тънките филми и тяхното бактерицидно действие.

Има данни за получаване на наночастици от цинков оксид от водорасли. За целта за използвани водорасли от род Chlorella, които са отглеждани във вода под налягане. Установено е че те продуцират наносфери цинков оксид с диаметър от порядъка на 25 нанометра. Скоростта на процеса обаче е доста бавна, което го прави неудобен за по-широка употреба.

Наночастиците от цинков оксид представляват най-голямото семейство наноструктури получени от метален оксид. Те могат да бъдат наножички, нанотръбички, нанопружинки, нанопръстени и още много други, като тези структури биха намерили широко приложение в областта на нанотехнологиите(2).

Приложение на на номатериали от цинков оксид в медицината.

ZnO материали намират приложение в профилактиката на туморни заболявания. Самите цинково оксидни частици могат да бъдат изполвани като лекарства. Научни изследвания показват че наночастици от цинков оксид упражняват дозо- и време-зависима цитотоксичност върху ракови клтки in vitro. Установено е, че UV облъчването заслилва подтискщото действие на тези частици върху туморните клетки. Също така когато наночастиците са комбинирани с даунорубицин , цитотоксичността на антитумурните агенти се засилва забележимо, което води до извода, че наночастиците от цинков оксид могат да играят важна роля в транспорта не лекарства до клетките. Това предоставя невероятна възможност тези наночастици да бъдат използвани във фотодинамичната терапия на тумори.

ZnO може да бъде използваи и като лекарствено средство при различни кожни проблеми, като обриви, раздразнения дори язви и бактериални инфекции. Цинковия оксид действа като изгражда върху кажата бариера, която я защитава от патогени и други фактори, който могат да причинят реакция. Цинковия оксид е добър вариант за лечение на гореспоменатите кожни проблеми, тъй като рядко се появяват странични ефекти и алергии от него, има слаба цитотоксичност върху кожата, а също така препаратите са евтини и лесни за използване в домашни условия.

Наночастици от цинков оксид успешно се използват в редица проучвания, като високочувствителни сензори на различни вещества вътре и извън клетките. Разработени са методи за детекция на различни метали в много ниска концентрация във вутреклетъчното пространство. Освен метали могат да се засичат и различни други вещества, като белтъци, глюкоза както и ДНК.

Наночастици цинков оксид успешно се използват в слънцезащитни кремове, като агент защитаващ от UV лъчите на слънцето.

Използване на наноматериали от ZnO в биологията.

В биологическите изследвания наноматериали от цинков оксид се използват за детекция на различни вещества и бактерии. Проводимостта на наножички с диаметър няколко нанометра е много чъвствителна към малки промени в електрохимичния потенциал, поради което те могат да се използват за детекция на различни вещества, било то в газова форма, в много ниска концентрация. Разработени са апарати, които откриват вещества с много голяма чувствителност. Има разработени високочувствителни сензори, даващи резултат многократно по-бързо от други методи, откриващи различни бактериални видове. Някои от тях,разпознаващи ДНК, могат да разпознаят ДНК на Bacillus anthracis и да я разграничат от други видове с близка ДНК последователност. В зависимост от начина си на получаване ZnO нанофилми могат да оказват бактерицидно действие в различна степен. Проведени са изследвания с някои бактериални видове, които показват че тези тънки филми имат неблагоприятен ефект върху развитието на тези бактерии.

Използване на ZnO материали в индустрията.

Наночастици от цинков оскид се използват за производството на антибактериални материали. Създадени са антибактериални памучни тъкани, кито имат изключително силен антибактериален ефект срещу S. Aureus. Изследването с електронен микроскоп показва че ZnO наночастици са се вградили в нишките на тъканта и се задържат в нея до 25 изпирания.

Съществуват разработки на антибактериални стъкла, които могат да бъдат използувани за изработването на съдове за домашна употреба, какти и на шишета за лекарства и лабораторни инструменти(3).

Разработени са LED дисплеи ползващи ZnO като активно вещество, които биха били значително по евтини от ковенционалните такива. За целта са разработени начини за получаване на позитивен тип полупроводникови материали от цинков оксид, чрез добавяне на фосфор. Тези методи се оказват доста по-евтини от досега използваните методи за получаване на наночастици от цинков оксид, като учените работещи по проекта предвещават цената на процеса да се редуцира още повече в бъдеще.

Разработени са соларни системи за продукция на електричен ток, базирани на наночастици от цинков оксид. Това е възможно благодарение на полупроводниковите качества на цинковия оксид, както и на двойнствената му природа(4).

Съществуват лаборатории, които разработват материали от цинков оксид, които да се използват в автомобилостроенето. Така например са разработени нанокомпозитни полимери, които не се надраскват и от тях могат да бъдат правени автомобилни брони. Вградени в гумите на автомобила наночастици ZnO при процеса на вулканизация, биха удължили значително живота им. Такива наночастици вече се използват в моторните масла тъй като намаляват триенето. Могат да бъдат създадени филми от цинков оксид, които да покриват стъклата на автомобила, при което те да не задържат вода, да се самопочистват и да имат UV защита. Също така могат да се използват тъкани инкрустирани с наночастици, които са антибактериални и устойчиви на огън. ZnO наночастици в боята на автомобила биха я направили устойчива на надрасквания, незадържаща вода и интистатична.

Съществуват препарати, съдържащи наночастици от цинков оксид, които служат за прдпазване на различни дървени, текстилни и пластмасови материали от бактериални замърсявания и UV лъчения.

Вече съществуват разработки на нов тип презареждащи се батерии, използващи цинк. Тези батерии ще дават до 40% повече енергия от литево-йонните батерии и 2-3 пъти повече от никел метал-хидридните. Също така тези батерии ще бъдат много по-екологични от досегашните, тъй като 95% от материалите заложени в тях могат да бъдат рециклирани или ползвани отново.

Наночастиците ZnO на много места по света се използват за третиране на опаковки на хранителни продукти, тъй като имат антибактериални свойства. Те имат предимство също така ,защото са устойчиви на високи температури, както и на налягане(5).

Приложение на наноматериали от ZnO в екологията.

Уреди използващи наночастици и нанофилми с цинков оксид успешно мога да бъдат използвани в пречистването на води. Има няколко аспекта в използването на наночастици при пречистването на води. Наночастици се използват за пречистване на индустриални замърсявания. Голям напредък бележи използването на наночастици при преяистване на подземни води, като цената на процеса намалява значително, тъй като няма нужда водите да бъдат изпомпвани, за да бъдат пречистени, а наночастиците се вкарват в почвата и предизвиквайки химична реакция, превръщат вредните вещества в безобидни.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Приложение на тънки филми от ZnO и нaночастици от ZnO 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.