CN105154794A - 一种具有抗菌功能的非晶态合金 - Google Patents
一种具有抗菌功能的非晶态合金 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105154794A CN105154794A CN201510710856.2A CN201510710856A CN105154794A CN 105154794 A CN105154794 A CN 105154794A CN 201510710856 A CN201510710856 A CN 201510710856A CN 105154794 A CN105154794 A CN 105154794A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- amorphous alloy
- alloy
- antibacterial
- metal
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于非晶材料领域，涉及一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金的成分为：Ag2%～8%；Eu1%～3%；Ce1%～3%；Mg？20%～40%；Cu40%～60%；Zn3%～10%；Al1%～5%。相对于现有技术，本发明中，银、铕和铈表现出协同抗菌作用，可以通过电场吸附作用与细胞膜接触，破坏细菌的鞘和壁结构，从而可以大大提高该非晶态合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌效果，杀菌率达到99.99%。此外，该合金还具有优良的光稳定性。
Description
技术领域
本发明属于非晶材料领域，涉及一种具有抗菌功能的非晶态合金。
背景技术
非晶态合金是指熔体金属经急冷而得到的金属合金，其微观结构不同于晶态金属，具有短程有序、长程无序的特点，使其表面有许多空的电子轨道，表面电子配位不饱和，表面自由能较晶态合金高，因此其在热力学上处于不稳或亚稳状态，在适当的条件下非晶态结构可以向晶态结构转化。
非晶态合金表现出各种优异的力学、物理化学性能，例如高强度、高弹性、高断裂韧性、高比强度、超塑性、高耐蚀性、突出的磁特性、优良的成型性等诸多晶态合金所不具备的优异性能，使得非晶态合金与其复合材料作为结构材料和功能材料都受到研究者们很大的关注，从而越来越被广泛的应用在航空、航天以及民用领域，非晶态合金相继被成功应用于制备高性能的体育产品、具有良好生物相容性和性能的生物医用植入器械（件）、变压器铁芯、水处理和苛刻使役条件下的耐磨涂层、抗菌剂等等。
但是，目前用作抗菌剂的非晶态合金的抗菌效果还有待提升，制造成本还有待降低。
有鉴于此，确有必要提供一种具有抗菌功能的非晶态合金，其具有较高的抗菌效果和较低的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有抗菌功能的非晶态合金，其具有较高的抗菌效果和较低的制造成本。
为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：
一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金的成分为：
Ag2%～8%；
Eu1%～3%；
Ce1%～3%；
Mg20%～40%；
Cu40%～60%；
Zn3%～10%；
Al1%～5%。
这几种金属形成的非晶态合金可以起到抑菌和杀菌的作用，抑菌即在细菌的增殖期，金属吸附在细胞壁上，与细胞膜蛋白结合，破坏膜中的酶，防止细胞生长所需能量代谢的电子传递，抑制细菌个体生长；杀菌是指当细菌处于非增殖期时，金属对细胞膜酶的破坏，导致细菌维持个体生存所需的能量代谢不能正常进行而死亡。
其中，银的杀菌性能最强，铈和铕是稀土元素中最为活泼的金属，将二者共同作为合金添加剂可以提高合金的抗菌性能，这是因为，银、铕和铈表现出协同抗菌作用，可以通过电场吸附作用与细胞膜接触，破坏细菌的鞘和壁结构，从而可以大大提高该非晶态合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌效果，杀菌率达到99.99%，而且只需要较低的浓度就可以达到较好的抗菌效果。而且，该合金还具有优良的光稳定性。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：一是具有广谱抗菌性，可抗包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等细菌；二是安全性高，毒性小，对皮肤黏膜无刺激性、不致畸、不致癌；三是耐热性好；四是持续性强，具有缓释性能；五是抗药性小，其独特的杀菌机理使得细菌不易产生抗药性；六是挥发小，利于环保。
作为本发明具有抗菌功能的非晶态合金的一种改进，按原子百分比计，所述合金的成分为：
Ag3%～6%；
Eu1.5%～2.5%；
Ce1.5%～2.5%；
Mg22%～35%；
Cu35%～55%；
Zn5%～8%；
Al2%～4%。
通过进一步的合金成分优化，具有最佳非晶形成能力或者性能的合金成分按原子百分比计为：
Ag5%；
Eu2%；
Ce2%；
Mg34%；
Cu48%；
Zn6%；
Al3%。
作为本发明具有抗菌功能的非晶态合金的一种改进，其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例放入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热方式融化，加热金属至900℃～1200℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速的惰性气体气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固。
本发明采用气体雾化法，通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微小液滴，从而实现快速凝固。这种方法限制了熔融金属的量，而且能够快速雾化成小的液滴，且能够推进雾化液滴流越过一个小距离和段时间间隔与淬火基体进行快速冲击，以释放出热量越过结晶与长大过程进而快速凝固，从而得到非晶态合金。这种方法的生产效率高，而且合金粉末能够形成大小一致的球形，有利于后续的成型工艺消除颗粒的原始边界。
作为本发明具有抗菌功能的非晶态合金的一种改进，所述惰性气体设置为氮气、氦气或氩气。由于氦气的传热速度快，采用氦气作为射流介质时的冷却速度比用氩气要大。
作为本发明具有抗菌功能的非晶态合金的一种改进，所述惰性气体气流的速度为300m/s～600m/s，采用超声速气流可明显改善粉末的尺寸分布，可以提高冷却速度。
作为本发明具有抗菌功能的非晶态合金的一种改进，熔融金属的冷却速度为1000K/s～10000K/s。通过急冷处理，可以得到短程有序、长程无序的特点，使其表面有许多空的电子轨道，表面电子配位不饱和，表面自由能较晶态合金高，因此其在热力学上处于不稳或亚稳状态，从而可以持续地释放抗菌活性成分。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金包括：
Ag5%；
Eu2%；
Ce2%；
Mg34%；
Cu48%；
Zn6%；
Al3%。
其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例加入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热，加热金属至1000℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速（速度为450m/s）的氩气气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固，其中，熔融金属的冷却速度为5000K/s。
用大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌作为供试菌来测试所制备的合金的抗菌性能。标准比浊液的配制：取浓度为11.75g/L的BaCl2·2H2O溶液0.5mL，加入到1%（体积分数）的99.5mL的硫酸中，装日试剂瓶密封保存。
首先将各供试菌用相应的液态培养基NA37℃，140r/min活化20h左右，然后用无菌生理盐水将活化后的菌液稀释至标准比浊管浊度（通过722N可见分光光度计560nm测透光率）。吸取1mL菌悬液，加入到50℃已融化的琼脂培养基中。充分混合均匀后倒入直径一致的无菌平皿内，平行三组，待用。
将直径5.5mm的无菌干滤纸片浸泡于分散有本实施例制备的合金的溶液中，待无菌风吹干滤纸片后用无菌镊子或长竹签贴于相应的固体培养基上，20min后将培养皿放置37℃恒温培养。24h后观察并测量抑菌圈直径。
结果表明，该非晶态合金对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的杀菌率均大于99.99%。
实施例2
本实施例提供了一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金包括：
Ag3%；
Eu1.5%；
Ce2.5%；
Mg30%；
Cu53%；
Zn8%；
Al2%。
其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例加入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热，加热金属至950℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速（速度为350m/s）的氩气气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固，其中，熔融金属的冷却速度为8000K/s。
按照实施例1的方法测试本实施例的合金对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的杀菌率，结果表明，本实施例制备的非晶态合金对二者的杀菌率均大于99.99%。
实施例3
本实施例提供了一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金包括：
Ag7%；
Eu2.5%；
Ce1.5%；
Mg25%；
Cu56%；
Zn4%；
Al4%。
其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例加入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热，加热金属至1050℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速（速度为550m/s）的氩气气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固，其中，熔融金属的冷却速度为6000K/s。
按照实施例1的方法测试本实施例的合金对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的杀菌率，结果表明，本实施例制备的非晶态合金对二者的杀菌率均大于99.99%。
实施例4
本实施例提供了一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金包括：
Ag3%；
Eu3%；
Ce1%；
Mg32%；
Cu52%；
Zn7%；
Al2%。
其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例加入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热，加热金属至1100℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速（速度为400m/s）的氩气气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固，其中，熔融金属的冷却速度为7000K/s。
按照实施例1的方法测试本实施例的合金对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的杀菌率，结果表明，本实施例制备的非晶态合金对二者的杀菌率均大于99.99%。
实施例5
本实施例提供了一种具有抗菌功能的非晶态合金，按原子百分比计，所述合金包括：
Ag6%；
Eu1%；
Ce3%；
Mg28%；
Cu55%；
Zn4%；
Al3%。
其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例加入惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热，，加热金属至1150℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速（速度为420m/s）的氩气气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固，其中，熔融金属的冷却速度为6500K/s。
按照实施例1的方法测试本实施例的合金对大肠杆菌和金黄色葡萄糖球菌的杀菌率，结果表明，本实施例制备的非晶态合金对二者的杀菌率均大于99.99%。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一种具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：按原子百分比计，所述合金的成分为：
Ag2%～8%；
Eu1%～3%；
Ce1%～3%；
Mg20%～40%；
Cu40%～60%；
Zn3%～10%；
Al1%～5%。
2.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：按原子百分比计，所述合金的成分为：
Ag3%～6%；
Eu1.5%～2.5%；
Ce1.5%～2.5%；
Mg22%～35%；
Cu35%～55%；
Zn5%～8%；
Al2%～4%。
3.根据权利要求2所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：按原子百分比计，所述合金的成分为：
Ag5%；
Eu2%；
Ce2%；
Mg34%；
Cu48%；
Zn6%；
Al3%。
4.根据权利要求1所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
第一步，将Mg、Al、Zn表面的氧化膜去除，然后将Ag、Eu、Ce、Mg、Cu、Zn和Al按比例放入有惰性气体保护下的坩埚中，采用感应加热方式进行加热融化，加热金属至900℃～1200℃；
第二步，待金属熔融后，熔融金属掉落至下方，与此同时，通入高速的惰性气体气流，冲击掉落下来的、处于熔融状态的金属，使其分散为小液滴，从而实现快速凝固。
5.根据权利要求4所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：所述惰性气体为氮气、氦气或氩气中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：所述惰性气体气流的速度为300m/s～600m/s。
7.根据权利要求4所述的具有抗菌功能的非晶态合金，其特征在于：熔融金属的冷却速度为1000K/s～10000K/s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510710856.2A CN105154794B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 一种具有抗菌功能的非晶态合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510710856.2A CN105154794B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 一种具有抗菌功能的非晶态合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105154794A true CN105154794A (zh) | 2015-12-16 |
| CN105154794B CN105154794B (zh) | 2017-05-10 |
Family
ID=54795831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510710856.2A Active CN105154794B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 一种具有抗菌功能的非晶态合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105154794B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09209096A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 急冷凝固法によるアモルファス合金の製造方法 |
| CN101121255A (zh) * | 2006-09-07 | 2008-02-13 | 广东科信达科技有限公司 | 一种铝基金属结合剂金刚石工具及其制备方法 |
| CN104513922A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 具有抗菌功能的可体液降解的医用金属材料及其应用 |
-
2015
- 2015-10-28 CN CN201510710856.2A patent/CN105154794B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09209096A (ja) * | 1996-02-01 | 1997-08-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 急冷凝固法によるアモルファス合金の製造方法 |
| CN101121255A (zh) * | 2006-09-07 | 2008-02-13 | 广东科信达科技有限公司 | 一种铝基金属结合剂金刚石工具及其制备方法 |
| CN104513922A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 具有抗菌功能的可体液降解的医用金属材料及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ，Z.G. LI, X. HUI ET AL.: "Formation of Mg–Cu–Zn–Y bulk metallic glasses with compressive strength over gigapascal", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105154794B (zh) | 2017-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khalil et al. | Biosynthesis of iron oxide (Fe2O3) nanoparticles via aqueous extracts of Sageretia thea (Osbeck.) and their pharmacognostic properties | |
| Maqbool et al. | Antimicrobial potential of green synthesized CeO2 nanoparticles from Olea europaea leaf extract | |
| Mohamed et al. | Promising antiviral, antimicrobial and therapeutic properties of green nanoceria | |
| Zhang et al. | Synergetic antibacterial effects of silver nanoparticles@ aloe vera prepared via a green method | |
| Lee et al. | Biosynthesis of gold nanoparticles using Ocimum sanctum extracts by solvents with different polarity | |
| Tran et al. | Silver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology, applications and perspectives | |
| Wang et al. | Immobilization of silver on hollow silica nanospheres and nanotubes and their antibacterial effects | |
| Guldiren et al. | Antimicrobial property of silver, silver-zinc and silver-copper incorporated soda lime glass prepared by ion exchange | |
| Fang et al. | Facile synthesis of tunable plasmonic silver core/magnetic Fe 3 O 4 shell nanoparticles for rapid capture and effective photothermal ablation of bacterial pathogens | |
| CN104855380A (zh) | 一种抗菌金属有机骨架膜的制备方法 | |
| CN103891775A (zh) | 载锌纳米有机蒙脱土抗菌剂及其制备方法 | |
| Ionin et al. | Antibacterial effect of the laser-generated Se nanocoatings on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa biofilms | |
| CN111804931A (zh) | 原位分解辅助的粉末冶金方法制备抗菌不锈钢 | |
| Suárez et al. | Biocide activity of diatom-silver nanocomposite | |
| Lopes et al. | Protective Ag: TiO 2 thin films for pressure sensors in orthopedic prosthesis: The importance of composition, structural and morphological features on the biological response of the coatings | |
| CN103540899A (zh) | 一种脉冲激光沉积制备纳米银/二氧化硅复合结构涂层的方法 | |
| CN105154794A (zh) | 一种具有抗菌功能的非晶态合金 | |
| Guldiren et al. | Characterization and antimicrobial properties of soda lime glass prepared by silver/sodium ion exchange | |
| CN107267814B (zh) | 一种抗菌铝合金及其制备方法 | |
| CN102563875A (zh) | 一种抗菌电热水器搪瓷内胆及其制造方法 | |
| Lei et al. | Synergistic effect of Ag and Cu on improving in vitro biological properties of K2Ti6O13 nanowires for potential biomedical applications | |
| Polivanova et al. | In vitro antibacterial effect of silver nanoparticles synthetized using Agastache foeniculum plant and callus extracts | |
| CN104721227B (zh) | 一种药用纳米银浆料及其制备方法 | |
| Balamurugan et al. | Synthesis of uniform and high-density silver nanoparticles by using Peltophorum pterocarpum plant extract | |
| Huo et al. | Roles of silver nanoparticles adsorbed ions and nanoparticles’ size in antimicrobial activity of biosynthesized silver nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 523000 Silver Spring Industrial Zone, Qingxi Town, Guangdong, Dongguan Patentee after: DONGGUAN EONTEC Co.,Ltd. Patentee after: Dongguan magnesium Medical Equipment Co.,Ltd. Address before: 523000 Silver Spring Industrial Zone, Qingxi Town, Guangdong, Dongguan Patentee before: DONGGUAN EONTEC Co.,Ltd. Patentee before: DONGGUAN MEIAN MAGNESIUM TECHNOLOGY Co.,Ltd. |