CN103690974B - 一种杀菌装置及其多孔复合板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种杀菌装置及其多孔复合板的制备方法，杀菌装置特征在于，具有：静电场部，包括金属板和与多孔复合板，金属板与多孔复合板相对而设，金属板与电源部的负极连接，多孔复合板由多孔层和金属基底层层叠而成，金属基底层连接正极，多孔层正对金属板，多孔层与金属板之间容纳细菌，多孔层表面设多个微孔，微孔的直径小于细菌的直径。多孔复合板的制备方法如下，将铝箔退火后，进行第一次阳极氧化，形成表面带有氧化铝多孔薄膜的复合板，将复合板进行清洗，再在电解液中进行第二次阳极氧化。最后在扩孔液中扩孔处理一定时间，得到多孔复合板。此装置效率高，能杀灭大多数细菌，负作用小，制备多孔复合板方法易操作，成本小，适合大生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种杀菌装置及其多孔复合板的制备方法。
背景技术
杀菌技术对于人类的生存健康的意义不言而喻，在杀菌技术方面的研究也非常关键。目前，已研究出来的杀菌技术的种类繁多，例如需要利用化学物质来制作杀菌材料的化学杀菌法或者使用紫外线来进行杀菌的紫外杀菌法，但是现在的杀菌方法均存在很多不足的地方，比如化学杀菌法中的化学物质很容易对环境以及被杀菌物体造成污染，且其杀灭细菌能力有限，容易引起细菌的抗免疫特征，而使用紫外杀菌法时产生的臭氧会对人体产生一定的伤害，造成环境的污染，而且其杀菌具有一定的局限性：杀菌作用随着菌种的不同而大相径庭，杀菌力会随使用时间增加而减退，不适用长时间杀菌，且杀菌效果很有限，不对所有细菌具有通用效果，为了保证杀菌效果还要每隔一段时间更换紫外灯管，成本过高。
所以，一种简易的，低成本的，高效的，能够对各种细菌进行杀灭，而且不会对环境造成污染的杀菌装置是十分必要的，这对杀菌技术研究和实际应用方面都有很大的意义。
发明内容
本发明为了实现上述目的，采用了以下结构：
本发明提供一种杀菌装置，其特征在于，具有：
静电场部，用于形成杀菌需要的静电场；以及
电源部，用于对静电场的进行供电，
其中，静电场部包括金属板和与多孔复合板，金属板与多孔复合板相对而设，金属板与电源部的负极连接，金属板和多孔复合板与电源部接通后形成静电场；
多孔复合板包括金属基底层和多孔层，金属基底层与电源部的正极连接。
多孔层和金属基底层层叠，多孔层正对金属板，多孔层不带电荷，多孔层与金属板之间用于容纳细菌，多孔层表面设有多个微孔，微孔的直径不超过100nm，微孔的深度范围在200nm到6μm。
进一步的，本发明的杀菌装置中，还可以具有这样的特征：
其中，多孔层与金属基底层之间夹有阻挡层。
进一步的，本发明的杀菌装置中，还可以具有这样的特征：
其中，金属基底层的材质为铝。
本发明还提供一种多孔复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将铝箔清洗后，去除表面油污，吹干后，真空退火，自然冷却到室温。
步骤二：将退火处理后的铝箔一面接触电解液，另一面连接电极，进行第一次阳极氧化，退火处理后的铝箔的表面先形成阻挡层，再在阻挡层的表面形成氧化铝多孔薄膜，形成复合板。
步骤三：将复合板进行清洗，再在电解液中进行第二次阳极氧化，用于使氧化铝多孔薄膜的微孔的直径和排列更为规则。
步骤四：将第二次阳极氧化后的复合板在扩孔液中扩孔处理一定时间，将铝箔表面的氧化铝多孔薄膜进行扩孔，得到多孔复合板。
进一步的，本发明多孔复合板的制备方法中，还可以具有这样的特征：
电解液是草酸电解液，浓度在0.3M-0.5M。
进一步的，本发明多孔复合板的制备方法中，还可以具有这样的特征：
扩孔液为5%的H3PO4溶液。
进一步的，本发明多孔复合板的制备方法中，还可以具有这样的特征：
一定时间为12分钟-18分钟。
发明的作用与效果
根据本发明的杀菌装置，与常规的杀菌装置不同，此杀菌装置采取了将静电场部和电源部相结合的结构，电源部接通后多孔复合板板与金属板相对组成静电场部，多孔复合板由多孔层、金属基底层层叠而成，通电后金属基底层上布满正电荷，多孔层上布满了微孔，微孔的直径小于细菌的直径，深度大于细菌的长度，要杀菌的物体贴近多孔层时，由于大多数细菌的细胞膜带负电荷，金属基底层的大量正电荷会和细菌的细胞膜之间产生库仑力作用，将细菌的细胞膜向微孔方向拉扯，细菌无法进入微孔，但细菌的细胞膜会变形，受力部分会被拉扯进入微孔内部，在拉扯的过程中破坏细胞膜外部的细胞壁等结构，继续受力，直至破坏细菌的细胞膜，从而实现杀菌的目的。
此方法快捷方便有效，可杀灭大多数细菌，其采用纯物理方法杀菌，既对需杀菌物质不会带来任何污染，也对自然环境不会带来任何污染。适用范围广，只要保证细菌和正电荷之间形成库仑力均可形成杀菌效果。且细菌对这种方法不会产生抗免疫性的适应性。成本低，易于实现，杀菌方便快捷。未来可广泛应用于医疗卫生、高科技电子产品等诸多领域。
附图说明
图1是本发明杀菌装置的截面结构示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的杀菌装置做详细阐述。
<实施例1>
图1是本发明杀菌装置的结构示意图。
如图1所示，在杀菌装置6中，将铁板4与电源5的负极连接，将氧化铝多孔层3，阻挡层2和铝基底层1层叠成一块多孔复合板，其中氧化铝多孔层3与铁板4相对，铝基底层1与电源5的正极相连接，电源5的电压为1.5V，当铁板4与铝基底层1接通电源5以后，铁板4与多孔复合板之间形成一个类电容的结构，形成一个静电场部，铝基底层1上布满正电荷，使铁板4与多孔复合板之间形成一个向下的库仑力。库仑力要大于0.001牛，氧化铝多孔层3不带电荷，其上布满微孔7，微孔7的直径为55nm，其深度为5um。将要杀菌的物体贴近氧化铝多孔层3时，由于细菌的直径大于微孔7的直径，微孔7的深度要大于细菌的长度，细菌无法进入微孔7，但细菌的细胞膜会变形，受力部分会被拉扯进入微孔7内部，在拉扯的过程中破坏细胞膜外部的细胞壁等结构，继续受力，直至破坏细菌的细胞膜，从而实现杀菌的目的。
实施例1的作用与效果
根据本实施例的杀菌装置，与常规的杀菌装置不同，此杀菌装置采取了将静电场部和电源部相结合的结构，电源部接通后多孔复合板板与金属板相对组成静电场部，多孔复合板由氧化铝多孔层、阻挡层铝基底层层叠而成，通电后铝基底层上布满正电荷，氧化铝多孔层上布满了微孔，要杀菌的物体贴近氧化铝多孔层时，由于大多数细菌的细胞膜带负电荷，铝基底层的大量正电荷会和细菌的细胞膜之间产生库仑力作用，将细菌的细胞膜向微孔方向拉扯，由于微孔的直径要小于细菌的直径，而深度要大于细菌的长度，细菌无法进入微孔，但细菌的细胞膜会变形，受力部分会被拉扯进入微孔内部，在拉扯的过程中破坏细胞膜外部的细胞壁等结构，继续受力，直至破坏细菌的细胞膜，从而实现杀菌的目的。
此方法快捷方便有效，可杀灭大多数细菌，其采用纯物理方法杀菌，既对需杀菌物质不会带来任何污染，也对自然环境不会带来任何污染。适用范围广，只要保证细菌和正电荷之间形成库仑力均可形成杀菌效果。且细菌对这种方法不会产生抗免疫性的适应性。成本低，易于实现，杀菌方便快捷。未来可广泛应用于医疗卫生、高科技电子产品等诸多领域。
<实施例2>
本实施例提供一种多孔复合板的制备方法，其具体步骤如下：
步骤一：将纯度为99.99%，厚度为0.2mm的铝箔用丙酮超声清洗后，依次用丙酮、去离子水、酒精反复冲洗以去除表面油污，用氮气吹干；然后在400℃真空退火4h，自然冷却到室温，此种做法能够去除铝箔上的应力，使其在接下来的步骤中能够更好地在表面形成氧化铝多孔膜。
步骤二：将退火后的铝箔一面作阳极浸入电解液中，铂金网作阴极，电解液为浓度为0.4M的草酸溶液，采用稳压模式进行一次氧化形成复合板。阳极氧化的直流电压为30v，氧化时间为5h，实验温度为15℃左右。铝箔表面先形成阻挡层，再在阻挡层的表面形成氧化铝多孔薄膜，形成复合板。
步骤三：第一次氧化之后，将铝箔放入60℃的清洗液，清洗液为6%的磷酸和1.5%的铬酸混合液，在其中浸泡30min，接着进行第二次阳极氧化,氧化时间为6h，第二次氧化能够使氧化铝多孔薄膜的微孔的尺寸和孔径更为规则。
步骤四：将复合板放入30℃的扩孔液，扩孔液为5%的H3PO4溶液，扩孔处理15min，将氧化铝多孔薄膜的孔径扩大，得到多孔复合板，扩孔处理时间在15min，能够控制氧化铝多孔薄膜的孔径。
实施例2的作用与效果
本实施例提供的一种多孔复合板的制备方法，用铝箔作为材料，能够快速的形成氧化铝多孔薄膜，阻挡层与铝基底层，需要的成本很低，操作简便。
另外，扩孔时间设置在15min，使得微孔的直径不会太大，可控制其小于细菌的直径。
<实施例3>
在实施例2中，对于和实施例1中相同的结构，给予相同的符号，并省略相同的说明。实施例2在实施例1的基础上做出了改进，将多孔复合板的组成改为将陶瓷多孔层与银基底层结合，
实施例3的作用与效果
银基底层的导电性更为出色，多空层使用陶瓷作为材料，成本更为低廉，此种结构能够产生的库仑力更强，能够更好的实现杀菌的目的。
另外，本实施例采用的杀菌装置，其多孔复合板的基底层的材料不仅仅限于铝和银，可使用各种金属作为基底层，多孔层的材料不仅仅限于氧化铝多孔层和陶瓷多孔层，不导电的材料均能作为多孔层的材料使用。
当然本发明所涉及的杀菌装置及其多孔复合板的制备方法并不仅仅限定于在上述实施例中的结构。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种杀菌装置，其特征在于，具有：
静电场部，用于形成杀菌需要的所述静电场；以及电源部，用于对所述静电场的进行供电，
其中，所述静电场部包括金属板和与多孔复合板，所述金属板与所述多孔复合板相对而设，所述金属板与所述电源部的负极连接，所述金属板和所述多孔复合板与所述电源部接通后形成所述静电场；
所述多孔复合板包括金属基底层和多孔层，所述金属基底层与所述电源部的正极连接，
所述多孔层和所述金属基底层层叠，所述多孔层正对所述金属板，所述多孔层不带电荷，所述多孔层与所述金属板之间用于容纳细菌，所述多孔层表面设有多个微孔，所述微孔的直径不超过100nm，所述微孔的深度范围在200nm到6μm。
2.根据权利要求1所述的杀菌装置，其特征在于：
其中，所述多孔层与所述金属基底层之间夹有阻挡层。
3.根据权利要求1所述的杀菌装置，其特征在于：
其中，所述金属基底层的材质为铝。
4.一种如权利要求2所述杀菌装置中多孔复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将铝箔清洗后，去除表面油污，吹干后，真空退火，自然冷却到室温；
步骤二：将退火处理后的铝箔一面接触电解液，另一面连接电极，进行第一次阳极氧化，所述退火处理后的铝箔的表面先形成阻挡层，再在所述阻挡层的表面形成氧化铝多孔薄膜，形成复合板；
步骤三：将所述复合板进行清洗，再在所述电解液中进行第二次阳极氧化，用于使所述氧化铝多孔薄膜的所述微孔的直径和排列更为规则；
步骤四：将第二次阳极氧化后的复合板在扩孔液中扩孔处理一定时间，将所述铝箔表面的所述氧化铝多孔薄膜进行扩孔，得到所述多孔复合板。
5.根据权利要求4所述杀菌装置中多孔复合板的制备方法，其特征在于：
所述电解液是草酸电解液，浓度在0.3M-0.5M。
6.根据权利要求4所述杀菌装置中多孔复合板的制备方法，其特征在于：
所述扩孔液为5％的H3PO4溶液。
7.根据权利要求4所述杀菌装置中多孔复合板的制备方法，其特征在于：
所述一定时间为12分钟-18分钟。
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