詳細分析銳型生物鈦

定義

銳型生物鈦是一種經功能化處理的鈦金屬材料。底層材料為鈦金屬,表面為銳鈦型二氧化鈦膜,具備光觸媒反應能力、抗菌性、生物相容性等。

光學性質

銳型生物鈦中二氧化鈦膜片呈不同的顏色,主要有褐、黃、淺綠藍、淺紫、灰黑,偶見近於無色。一軸晶(負光性),有時為光軸角小的二軸晶。折射率很高且有明顯變化,如黃色晶體,折射率:n0=2.501;而灰色晶體,n0=2.556,多色性弱,深色晶體多色性較強,強酒黃色晶體,no:暗酒黃色,ne:淺紅淡褐色。在反射光下光片中銳型生物鈦呈灰色,內反射明顯,灰帶藍色,無雙反射及反射多色性,反射率比閃鋅礦略高[3]。

銳型生物鈦中二氧化鈦薄膜的物理特性

1. 相對密度

銳型生物鈦的相對密度隨其結晶形態、粒徑大小、化學組分、特別是與表面處理量大小有關,在製造過程中,隨煅燒溫度的提高和煅燒時間的延長而增長。銳鈦型二氧化鈦的相對密度3.8～3.9g/cm3[4]。

2. 介電常數

由於介電常數較高,因此具有電學性能。在外電場的作用下,其離子之間相互作用,形成了極強的局部內電場。在這個內電場的作用下,離子外層電子軌道發生了強烈變形,離子本身也隨之發生了很大位移。二氧化鈦晶型所含微量雜質等都對介電常數影響很大。銳鈦型二氧化鈦的介電常數為48[10]。

3. 電導率

具有半導體的性能,其電導率隨溫度的上升而迅速增加,而且對缺氧也非常敏感[10]。

4. 硬度

若以10分制標度的莫氏硬度計時(它的數值僅表示各種晶體硬度的級別並不表示其真實比值),硬度為5.5～6.0[4]。

5. 吸溼性

雖具有親水性,但吸溼性不太強,銳鈦型的吸溼性比金紅石型大一些。

6.熱穩定性

屬於熱穩定性的化合物,在真空下強熱時會有輕微的失氧現象,並伴隨顯出暗藍色,該反應是可逆的,冷卻後會恢復到原來的白色。

應用方向

1.抗菌除臭:銳型生物鈦對大多數細菌都抑制和滅殺作用,如大腸桿菌等。

2.降解有機物:分解廢水中大量有機物,如染料、烷烴、表面活性劑等。

3.廢氣淨化:利用銳型生物鈦光催化氧化法反應,可將汽車尾氣排出的NOx或SOx進行無害化分解。

4.還原降解重金屬離子:銳型生物鈦表面的光生電子還原與其接觸的重金屬離子,以達到還原降解的目的。

5. 在其他如光催化、傳感器、太陽能電池等領域已經得到廣泛的研究與應用。

應用特性

1.抑菌性:銳型生物鈦能夠抑制細菌生長,使得銳型生物鈦制生活用品具有良好的抑菌性。使用銳型生物鈦製成的鍋具、水具盛放果汁、中藥、牛奶等飲品,具有保鮮的作用。

2.親生物性:銳型生物鈦與骨骼組織結構接近,具有良好的生物相容性,人體對鈦材不排斥、不過敏。銳型生物鈦對任何動植物細胞都不會有傷害,是優良的親生物材料。

3.無重金屬析出:銳型生物鈦材料中不含其他金屬元素,與不鏽鋼相比,不含鎳、鉻、銅、錳等重金屬元素,純淨無雜質。

4.炫彩:利用表面處理技術,可以控制銳型生物鈦表面氧化膜的厚度,讓其呈現出不同的顏色。與其他金屬不同的是,顏色來自於本身,無毒無雜質。

5.儲能:由結晶型二氧化鈦壁材包覆有機相變材料的微膠囊相變儲能材料,不僅具備芯材相變材料的儲熱及自動控溫作用,還具備結晶型二氧化鈦壁材的特殊功效如光催化及抗菌功能。

6.調溫:將銳型生物鈦應用在纖維製造中,可製成既可自動調溫又可抗菌除臭的智能纖維,用於內衣、鞋襪、及特殊醫用防護服的製造。利用相變儲能材料在相變時吸收或放出潛熱的特性,調節衣物溫度,不僅使人穿著舒適,而且可殺死衣物上的細菌,有益人體健康[11]。

應用優勢

1.銳型生物鈦的氧化膜,能抵禦各種強酸鹼平衡物質,在其水具產品存放飲品過程中能維持飲品的酸鹼平衡,且無重金屬析出,還能持久保持飲品的新鮮。

2.銳型生物鈦通過檢測是白酒的優級存儲器具,目前,其存儲酒具對白酒的發酵醇化方面的促進作用正在做相關深入研究。

3.銳型生物鈦具有良好的生物相容性,對人體無毒性、無致敏性、無刺激性,對人體組織、血液等系統不產生不良反應。

5.通過控制銳型生物鈦表面氧化膜的厚度,使表面呈現出黃色、綠色、金色和粉紅色等各種不同顏色。色彩豐富,在如鈦杯、鈦畫、鈦建材等鈦民用品領域具有絢麗且持久不掉色的美觀性。

6. 銳型生物鈦可直接利用太陽光、紫外光、徹底分解有機或無機的有毒汙染物,通過納米粒子的光催化作用,可以完全氧化成無害的CO2,H2O無二次汙染,對造紙廠、印刷廠、酒精廠、化工廠、食品廠、生物製藥廠、農藥廠等汙水的降解處理結果顯示,60分鐘COD的降解率達90%以上,完全可以達到C0D低於100以下的國家汙水排放標準。