Hành động kháng khuẩn
Cơ chế diệt khuẩn: Khi chất kháng khuẩn oxit kẽm tiếp xúc với vi khuẩn, các ion kẽm được giải phóng từ từ. Do đặc tính oxy hóa khử và khả năng phản ứng với các nhóm chức hữu cơ (như nhóm sulfhydryl, carboxyl và hydroxyl), các ion kẽm này liên kết với màng tế bào vi khuẩn và protein màng, do đó phá vỡ cấu trúc của chúng. Khi xâm nhập vào tế bào, chúng phá hủy các enzym trong hệ thống vận chuyển điện tử và phản ứng với DNA, nhờ đó đạt được tác dụng diệt khuẩn.
Hiệu ứng quang xúc tác: Số lượng nguyên tử bề mặt trong các hạt oxit kẽm có kích thước nano{0}}cao hơn đáng kể so với các hạt truyền thống. Do thiếu các nguyên tử phối trí liền kề nên các nguyên tử bề mặt này sở hữu mức năng lượng cao, giúp tăng cường ái lực giữa oxit kẽm và vi khuẩn, từ đó nâng cao hiệu quả diệt khuẩn. Dưới bức xạ ánh sáng, oxit kẽm nano- trải qua quá trình chuyển đổi điện tử và truyền năng lượng, tạo ra các cặp lỗ trống điện tử- trên bề mặt hạt. Khi tiếp xúc với nước và oxy xung quanh, các cặp này tạo ra các anion superoxide và gốc hydroxyl (OH⁻). Các anion Superoxide có khả năng diệt khuẩn mạnh, trong khi các gốc hydroxyl có thể phản ứng với hầu hết các chất hữu cơ-thúc đẩy sự phân hủy của chúng-do đó nâng cao hơn nữa hiệu quả diệt khuẩn tổng thể.
Kịch bản ứng dụng: Việc kết hợp các chất kháng khuẩn oxit kẽm vào nhựa đóng gói thực phẩm giúp ngăn ngừa ô nhiễm thực phẩm do vi khuẩn và các vi sinh vật khác. Việc bổ sung các tác nhân này vào các thiết bị nhựa y tế giúp giảm nguy cơ nhiễm khuẩn. Hơn nữa, việc kết hợp chúng vào đồ chơi bằng nhựa của trẻ em giúp giảm thiểu những nguy cơ tiềm ẩn về sức khỏe cho trẻ do sự sinh sôi của vi khuẩn.
Tính chất cơ học nâng cao
Gia cố vật lý: Kích thước nano của oxit kẽm nano- cho phép nó lấp đầy khoảng trống giữa các chuỗi phân tử nhựa, từ đó mang lại hiệu ứng gia cố vật lý. Ví dụ: việc thêm một lượng nano-kẽm oxit thích hợp vào nhựa polypropylen (PP) sẽ tạo ra các tương tác bề mặt mạnh mẽ giữa các hạt nano và ma trận PP. Điều này cho phép truyền ứng suất hiệu quả, dẫn đến cải thiện đáng kể độ bền kéo và mô đun uốn của nhựa PP.
Độ dẻo dai được cải thiện: Việc bổ sung oxit kẽm nano{0}}cũng giúp tăng cường độ dẻo dai của nhựa, giảm khả năng chúng bị gãy giòn khi chịu áp lực cơ học.
Chống lão hóa tia cực tím
Che chắn tia cực tím: Ôxít kẽm nano- hoạt động như một chất hấp thụ và che chắn tia cực tím (UV) hiệu quả cao, có khả năng vừa phản xạ vừa tán xạ bức xạ tia cực tím. Sự chuyển đổi điện tử trong cấu trúc tinh thể của nó cho phép nó hấp thụ năng lượng tia cực tím, mang lại khả năng bảo vệ đặc biệt hiệu quả chống lại bức xạ tia cực tím trong phạm vi bước sóng 300–400 nm (cụ thể là UV{4}}B và một phần UV-A). Tình huống ứng dụng: Việc kết hợp oxit kẽm nano-vào các sản phẩm như đường ống PVC ngoài trời và cấu kiện xây dựng bằng nhựa (ví dụ: khung cửa sổ bằng nhựa) làm chậm quá trình lão hóa của nhựa một cách hiệu quả, từ đó kéo dài tuổi thọ sử dụng của nhựa.
Phát triển vật liệu chức năng:
Nhựa dẫn điện: Ôxit nano{0}}kẽm vốn có độ dẫn điện nhất định. Thông qua các kỹ thuật xử lý thích hợp-chẳng hạn như kết hợp với polyme dẫn điện hoặc sử dụng các phương pháp pha tạp chuyên dụng-nó có thể được sử dụng để chế tạo nhựa dẫn điện. Trong ngành điện tử, nhựa dẫn điện đóng vai trò là vật liệu để sản xuất bao bì chống tĩnh điện cho các linh kiện điện tử, vật liệu che chắn điện từ và các ứng dụng tương tự.
Nhựa tự làm sạch: Bằng cách tận dụng đặc tính xúc tác quang của oxit kẽm nano-, vật liệu nhựa xúc tác quang có khả năng tự làm sạch và khử mùi có thể được phát triển. Khi tiếp xúc với ánh sáng, oxit kẽm nano-xúc tác quá trình phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ-chẳng hạn như dầu mỡ và bụi-có trên bề mặt nhựa. Những vật liệu này được ứng dụng trong các lĩnh vực từ nhựa nội thất ô tô đến đồ nhựa gia dụng, giúp duy trì độ sạch bề mặt và giảm tần suất vệ sinh thủ công.
