CN116057197A - 纳米材料等离子体涂层 - Google Patents

Abstract

一种可以涂在物品上的涂层。涂层可包括上侧和下侧。涂层可以涂覆到物品的至少一个表面上，并且其中涂层可以由暴露于等离子体中的单体和纳米材料形成，其中单体至少部分地被等离子体聚合。

Description

纳米材料等离子体涂层

技术领域

本发明涉及一种具有至少一层包含纳米材料的涂层的制品。本发明尤其可以涉及用于抑制有害病毒和/或有机生物体的涂层和处理，可通过等离子体聚合工艺涂上该涂层，同时还涉及包括纳米粒子、纳米片和微粒中的至少一种的涂层。

背景技术

病毒和杀生物涂层在医学和个人防护领域中是已知的。可以抑制、扰乱或破坏病毒、微生物、微生物物质和细菌的衣物和表面涂层应用广泛，通常用于高暴露环境中，尤其在疫情期间特别有用。病原体可以通过多种方式运输和传播，因此如果存在涂层或抗病原体处理，则表面处理可以帮助降低病原体运输和传播的可能性。

空气传播的病毒感染通常是由吸入含有病毒颗粒的水滴引起的。较大的含病毒飞沫沉积在鼻子中，而较小的飞沫或纳米粒子则进入人体。病毒的大小通常为100-500nm左右，可以通过咳嗽和打喷嚏产生的飞沫传播。具有纤维或其他多孔过滤材料的面罩通常用于防止吸入病毒颗粒或含有病毒的飞沫。捕获病毒颗粒后，病毒可能会在相当长的一段时间内保持传染性，从而存在进一步传播的风险。

目前生物制剂的去污方法一般有两种：化学消毒和物理去污。化学消毒剂，例如次氯酸盐溶液，虽然有用，但对大多数金属和织物以及人体皮肤而言具有腐蚀性。物理去污通常涉及长时间使用干热或过热蒸汽。也可以使用紫外线，但效果可能会有所不同。

这些方法具有许多缺点。由于化学消毒剂具有腐蚀性和毒性，因此使用消毒剂可能会对人员和设备有害。此外，化学消毒剂会产生大量废水，必须以不会对环境造成危害的方式对化学消毒剂进行处理。缺乏物理去污方法，因为它们需要用到大量能源。由于设备体积庞大和/或必须运送大量液体至污染场地，因此很难在污染场地直接使用化学和物理方法。最后，虽然特定的去污或消毒方法可能适用于生物去污，但它通常对化学制剂无效。需要对多种化学和生物试剂有效的去污化合物，这种去污化合物的能量需求低，易于运输、不伤害皮肤或设备，并且用到的液体少且污水最少或没有污水。

此外，病原体杀灭处理的有效性和应用可能对接受涂层的物品具有多种不同的影响。例如，通常不建议贴上带有粘合剂的薄膜，因为这些薄膜会降低或阻止物品的透气性，而透气性对于可穿戴物品而言可能往往是很重要的。此外，如果纳米粒子脱落，那么使用可能无法牢固结合的纳米粒子也会对环境或穿戴者产生不利影响。因此，可能需要提供病原体杀灭处理来解决传统应用所引起的问题。

也可以使用可减少病原体或其他微生物的持久性的涂层来处理其他物品，但是这些处理通常难以应用于三维物品，或者只能在消费者或用户获得该物品之前应用这些处理。因此，在对物品进行涂层处理和保持表面的有效功能化方面存在很多限制。

也可能需要其他功能化或涂层，包括纳米粒子。由于纳米粒子可以是有机的或无机的，因此通过添加纳米粒子或其他化合物可以赋予涂层多种特性。

整篇说明书对现有技术的任何讨论绝不应视为承认此类现有技术是广为人知的或形成本领域公知常识的一部分。

发明内容

待解决的问题

提供具有抑制病毒涂层的基材可能是有利的。

提供具有纳米粒子涂层的基材可能是有利的，可以通过等离子体沉积来涂覆纳米粒子涂层。

提供具有微动力特性的基材可能是有利的。

提供可被功能化并具有嵌入其中的抗生物或抗病毒处理的涂层可能是有利的。

提供一种用于对基材涂覆抑制性或破坏性处理的处理方法可能是有利的。

为医疗设备提供处理或涂层以减少或去除至少一种病原体可能是有利的。

提供一种涂覆抑制病原体或破坏病原体涂层的方法可能是有利的。

提供包括一种或多种纳米粒子的涂层可能是有利的。

提供同时用纳米粒子和保护涂层涂覆物品的方法可能是有利的。

本发明的一个目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。

解决问题的方法

第一方面，可以给物品提供涂层。涂层包括上侧和下侧。涂层可涂覆到物品的至少一个表面上；并且涂层可以由暴露于等离子体的单体和纳米材料形成。

优选地，单体在暴露于等离子体时可以至少部分聚合。优选地，纳米材料和单体可以是在暴露于等离子体之前被雾化的溶胶-凝胶溶液。优选地，单体和纳米材料在沉积到物品上之前通过等离子体。优选地，不止一种纳米材料可以在涂层内。优选地，涂层的上侧可暴露于大气中。优选地，涂层的上侧可适于与一种或多种病原体接触。优选地，纳米材料可以具有病原体抑制特性和微动力特性中的至少一种。

另一方面，可以提供一种用于处理具有病原体抑制层的物品的方法。该方法可以包括将物品定位在处理模块的相对下方。可以清除物品和处理模块之间的局部气氛。可将等离子体流体供应到处理模块的电极区域，电极区域可以包括两个或更多个电极。等离子体气体可被点燃以在电极区域中形成等离子体；并且将单体和纳米材料中的至少一种供应到电极区域中的等离子体处，使得单体可以通过等离子体聚合并且纳米材料可以通过单体聚合固定到物品上，因为它在物品上形成涂层。

优选地，纳米材料可以适于释放离子以干扰接触涂层的病原体的持续存在。优选地，纳米材料可以在涂层的整个厚度上分布。优选地，处理模块可以识别电极下方的物品并激活与物品尺寸对应的电极。优选地，纳米材料可以由载流体携带至物品。优选地，载流体可以是气溶胶、蒸气、液体或气体。优选地，气孔可适于将单体和纳米粒子喷射到等离子体区域中，并喷射到物品上。优选地，可以在将纳米材料供应至等离子体之前在预处理步骤中进行涂覆。

在本发明中，词语“包含”，“包括”等应被解释为包含性的而不是排他性的，也就是说，“包括但不限于”。

本发明将参照结合背景技术或与背景技术相关的技术问题来解释。本发明旨在解决或改善上述技术问题中的至少一个，并且这可以产生如本说明书所定义的一种或多种有益效果，通过参考本发明的优选实施例来详细说明这些有益效果。

附图说明

图1示出了用于处理物品的系统的一个实施例的等距视图；

图2示出了包括卷对卷装置的系统的一个实施例的侧视图；

图3示出了用于处理物品的系统的一个实施例的示意图；

图4A示出了处理模块的一个实施例的侧视图，该处理模块可用于将涂层涂覆到物品上；

图4B示出了处理模块的一个实施例的侧视图，示出了可以产生的多个等离子体区域或等离子体效应；

图5A示出了电极的电极护套的一个实施例的剖视图；

图5B示出了电极的电极护套的另一实施例的剖视图；

图5C示出了电极的电极护套的另一实施例的剖视图；

图6示出了涂覆有包含纳米粒子的涂层的物品的侧视图；

图7示出了涂覆有包含纳米粒子的涂层和第二涂层的物品的侧视图；

图8示出了涂覆交替处理的物品的侧视图，该物品包括在预定部分中的纳米粒子；和

图9示出了涂覆了处理的物品的侧视图，该处理包括纳米粒子和另外的涂层任选涂层。

具体实施方式

现在将参考附图和非限制性示例来描述本发明的优选实施例。

附图标记列表

1 物品

10 系统

11 终端

12 框架

15 腔室

20 模块

22 外壳

30 电源

40 流体输送系统

45 冷却系统

50 混合室

55 雾化器

60 滚轮

70 再循环系统

80 载体

85 泵系统

90 提取系统

95 存储器

100 电极

102 芯

104 护套

106 通道

108 流体通道

110 反应间隙

112 离子体区域

114 气体管

116 出气口

118 偏压电源

120 偏压板

130 载流体

140 单体供应

150 纳米颗粒供应

200 基材

202 基材上表面

204 基材下表面

210 第一涂层

212 第一涂层上表面

214 第一涂层下表面

216 粒子

220 第二涂层

222 第二涂层上表面

224 第二涂层下表面

226 粒子

本文描述了一种用于处理和加工材料的系统，该材料可以包括基材、材料片、3D物体和统称为“物体”1的不规则物体。虽然可以用系统10处理任何理想的物品1，但是几个实施例可以参考基材或其他平面物品。因此，该系统不限于仅用于处理基材1。

图1中示出了系统10的等距实施例，其中可以处理和/或加工物品1。所示系统10包括用于处理基材1的多个处理模块20。处理模块20可以是喷头模块、喷雾模块、沉积模块、等离子体模块或可用于激活表面或向表面涂覆涂层的任何其他处理模块。每个模块20可以可移除地安装在系统10中并且用于对物品1进行预处理、处理、涂覆、覆盖、沉积、激活或执行任何期望的处理过程。

优选地，由处理模块20给予的处理包括纳米粒子和/或微粒和/或纳米片，纳米粒子和/或微粒和/或纳米片在从头部穿过等离子体和物品1之后沉积下来。纳米粒子、微粒、纳米线、纳米纤维、纳米管和纳米片可以统称为纳米材料。

物品1可以通过运输工具在处理头20下方运输。可以使用任何所需的运输工具，例如传送带、移动平台、滚轮或任何其他预定的工具。图2中示出了系统10的一个实施例，其中使用滚轮将基材物品1传送通过腔室15。

在另一个实施例中，物品1可以直接放置在处理模块20下方，并且可对物品1进行处理，而不用将其从第一位置运输到第二处理位置。如果要涂覆或处理单个物品1，而不是生产线上的一系列物品，这可能特别有用。通过这种方式，系统10可用作消毒装置、表面活化装置或选择性处理系统。

处理模块20可以允许以下至少一种处理：物理改变、化学改变、涂层、薄膜应用、表面活化、灭菌、聚合或其他所需的处理工艺。系统10可以包括任意数量的模块来执行所述治疗。

在一个优选实施例中，系统10适于对物品1进行病原体抑制处理。病原体抑制处理可以包括减少病原体在物品1上的持续存在的涂层或处理，并且涂层或处理优选地杀死、破坏或抑制接触的病原体的生长或生命。病原体抑制处理可以是抗病毒涂层或抗病原体处理，其可被配置用于杀死、破坏或抑制特定病毒、细菌或微生物。

抗病毒和抗病原体处理在医学领域是众所周知的并且具有广泛的应用。这些处理可以是任何数量的处理、功能化或涂层，其可提供通常为有毒或不利表面，这些表面可减少病原体持续存在。涂覆到物品1的纳米粒子和/或涂层中的至少一种可以提供病原体抑制处理。在另一个实施例中，可以用本文提及的任何理想的纳米材料来替代纳米粒子。

根据本发明的病原体可以包括以下任一种；病毒、微生物、微生物物质和细菌。本发明可抑制的病毒可包括以下至少一种：流感、麻疹、SARS-CoV、SARS-CoV-2、MERS-CoV、冠状病毒、流行性腮腺炎、马尔堡病毒、埃博拉、风疹、鼻病毒、脊髓灰质炎病毒、甲型肝炎、天花、水痘、严重急性呼吸系统综合症病毒或SARS病毒(也称为SARS冠状病毒)、人类免疫缺陷病毒(HIV)和相关的非人类动物免疫缺陷逆转录病毒，如猿猴免疫缺陷病毒(SIV)、轮状病毒、诺沃克病毒和腺病毒。诺沃克病毒包括其替代品猫杯状病毒。流感病毒包括人类和禽类病毒。此外，与医院感染相关的细菌也可能被破坏、抑制或以其他方式毁灭，并且可能包括至少一种引起以下感染中的至少一种的细菌；呼吸机相关性肺炎、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、鲍曼不动杆菌、艰难梭菌、结核病、尿路感染、耐万古霉素肠球菌和军团病。

病原体抑制处理或涂层可以通过等离子体聚合方法或等离子体处理方法进行。在一个实施例中，病原体抑制处理通过等离子体区域，随后沉积到表面上。这与传统的等离子体处理系统截然不同，其中等离子体仅用于激活物品的表面以允许使用常规方法涂覆处理，或者等离子体用于聚合所述物品上的现有涂层。本方法与现有技术相比具有许多明显的优点。

应当理解，传统的等离子体处理设备通常还需要真空室或在其中处理物品的腔室。在封闭的减压室之外通常不使用等离子体，因为在非真空室中使用等离子体会带来许多问题。其中一个问题是载流体和载流体中所包含的单体的均匀分布和一致分布。另一个问题是将流体引入等离子体区域或反应间隙中可能会导致危险/不希望的分子聚合或分子电离，这可能会损坏正在处理的基材1或影响处理质量。因此，本文描述的系统模块20可用于解决这些问题。

除上述问题之外，现有系统的另一个重要问题是它们需要在真空水平下操作。不仅需要很长时间才能达到真空状态，而且注入气溶胶通常会增加真空室内的整体压力，这会导致系统无法正常工作。注入真空中的气溶胶也会分散，从而导致无法使用。因此，与已知的现有技术相比，本发明的系统和方法具有显而易见的优点。

应当理解，在一些实施例中，当使用气体输送管或加压等离子体流体时，腔室15可以具有高于大气压的压力。该压力可以在10帕斯卡到1MPa的范围内。在一些实施例中，压力可以在5帕斯卡至100帕斯卡的范围内。在特定实施例中，腔室可处于约50帕斯卡±20的压力下。与传统系统不同的是，压力在真空压力的方向上增加而不是减少。因此，系统10可适于在大气压或高于大气压下运行。

该系统10的另一个显著优点是使用气溶胶将单体和/或纳米粒子递送到等离子体区域在涂覆方法中是可行的。气溶胶可用于将纳米粒子、盐、有机颗粒或无机颗粒携带至等离子体区域或腔室15内的另一理想位置。如前所述，雾化器可用于将至少一种流体转化为蒸汽或气溶胶。蒸汽可以被认为是“雾”的一种形式，其可以包括一种或多种单体和/或一种或多种纳米粒子。可选地，微粒可以分散在由雾化器形成的雾中。

气溶胶可以经由流体出口供应到腔室15并且随后直接或通过重力引入到等离子体区域中。气溶胶可被引导至等离子体区域，其中至少50％的气溶胶通过等离子体区域并随后沉积到物品1的目标区域上。使用该方法，可以实现50nm/min至400nm/min之间的涂层。在一些实施例中，可以实现100nm至300nm之间的涂层。在另一实施例中，涂层的沉积速率可以在150nm/min的范围内。

相反，利用真空压力的系统不能实现涂层，因为将气溶胶引入真空或接近真空将会产生更高的压力，并且还将导致气溶胶立即分散在整个真空室中，而不是递送到目标区域或等离子体区域112。即使可以在气溶胶的出口处设置等离子体区域112(这将在喷射气溶胶时导致许多等离子体出现不规则性)，等离子体聚合的气溶胶或活化的颗粒将分散到腔室中，不会沿所需方向流动。使用真空压力或较低压力的常规系统也存在其他缺点。

在另一个实施例中，纳米粒子可以被夹带到气溶胶中。通过这种方式，所需尺寸的粉末或颗粒可以通过流体系统传输到等离子体区域112。

在另一个实施例中，可以提供单独的纳米粒子或簇流，其与离开出口并被导向等离子体区域的流体混合。任选地，纳米粒子可以被喷涂、刮涂、擦拭或喷射到物品1上。

在图1的实施例中，系统10还包括框架12，其中腔室15安装在框架12中。可以在腔室15内用等离子体处理工艺处理物品1，并且可以对其涂覆病原体抑制或纳米粒子涂层。腔室15优选地是可密封的，并且可以形成能够保持期望的局部气氛的流体密封。腔室可任选地具有入口点和出口点，使得平面物品1可进入腔室15进行处理并在处理完成后从腔室中取出。入口点和出口点优选地具有防止或大大减少腔室15外部的大气进入的密封件。如图2的实施例中所见，滚轮60可用于将物品输送通过腔室15。单体供应140和/或溶胶-凝胶供应可与混合室50流体连通以允许载流体130与来自单体供应140的单体或来自相应供应的溶胶-凝胶混合。例如，载流体可以是气溶胶、蒸气、液体或气体。可能存在不止一种单体供应或溶胶-凝胶供应，并且可能影响从这些供应内选择性引入流体。然后可以将来自混合室的流体供应到循环管线(如果使用再循环系统70，它可以是再循环管线)，并且流体可以随后供应到腔室15。载流体优选地是等离子气体，它可以被激发形成等离子体。例如，载流体可以是氩气源或另一种惰性气体，其可用于将单体和/或溶胶-凝胶运送至处理模块20的电极100。电极100可通电以激发等离子气体形成可用于聚合单体和/或激发/激活纳米粒子的等离子体。

可提供与系统10通信的终端11，系统10可用于输入变量，选择流体，监测腔室以及开始和停止工艺。可以使用任何期望的终端接口，并且终端可以影响系统10的一个或多个组件的移动。软件可以是可执行的并且可以经由终端远程更新。优选地，终端11内的存储介质可用于存储来自处理的数据并且还存储与错误或未授权使用或进入系统有关的数据。

如图3的示意性实施例中所见，可提供提取室或提取系统90以移除腔室15内的有害流体，使腔室15通风或以其他方式移除腔室内的挥发物或大气。提取系统90可用于抽空腔室内的环境大气并允许将受控气氛注入或供应到腔室15中。泵系统85也可与提取系统90或直接与腔室15相关联，腔室15可用于在需要时泵出腔室15内的局部大气。

电源30可以是发电机或可以向系统及其组件供电的其他干线供电设备。例如，电源可以连接到腔室15内的处理模块。冷却系统75也可以用于在使用期间冷却系统，特别是可以用于冷却处理模块20、电极100和偏压板120中的至少一个。物品可以支撑在载体80上，偏压板120可以设置在载体80下方。偏压可以是直流偏压或其他电偏压，它们可有助于控制等离子体和/或引导粒子从等离子体区域112流出。这可以进一步促进其中的聚合单体和/或纳米粒子流向物品1并沉积到物品1上。

系统10包括至少一对电极100，其可用于点燃或撞击等离子体气体以形成等离子体，其可以是电介质阻挡放电。电极100之间的空间可称为反应间隙，其中可观察到电压与等离子体流体之间的反应，或单体或聚合物的聚合或分馏在此处发生。单体的分馏可以在等离子体区域112内，离子体区域112可以在电极之上、之下或之间，如图4B中所示。等离子体区域112在反应间隙110内形成并且可以填充整个反应间隙110或其一部分。取决于期望的等离子体密度，电极100之间的空间可以在1mm至12mm的范围内，并且所述空间可以是反应间隙110。电极100之间的空间可以是从相邻电极100的护套到护套，或相邻电极100的中心到中心间距。可以理解，如果间距是护套到护套，则芯到芯之间的距离将更大。

介质阻挡放电的典型特征在于存在至少一个介质阻挡层，例如护套104和位于相应的一对电极100之间的反应间隙110。介质阻挡放电可以具有破坏化学键、激发原子和分子粒子，并产生自由基等活性粒子的能力。介质阻挡放电系统可称为；“非热系统”或“非平衡系统”或“冷等离子体系统”。

与非热系统相比，热等离子体具有处于相同温度的电子和重粒子，因此彼此处于热平衡。然而，非热等离子体的特征通常是在比电子更低的温度下包含离子和不带电粒子(重粒子)。由于等离子体中重粒子的温度保持相对较低，从而不会出现任何不希望的聚合物降解，因此介质阻挡放电燃烧器被描述为适用于聚合和沉积过程。介质阻挡放电系统优于其他传统热等离子体系统的固有优势在于，非热等离子体条件可以很容易地设置成在大气压下或接近大气压，并且还可用于处理或聚合单体和/或聚合物。

通过使用系统10，可以将各种聚合物涂层、聚合物膜、纳米粒子涂层和纳米粒子处理沉积到物品1上。涂层单体的非限制性实例可包括以下至少一种单体；乙炔、乙烯、异戊二烯、六甲基二硅氧烷(HMDSO)、四乙氧基硅烷(TEOS)、四乙氧基二氧化硅、二乙基二甲基硅氧烷、1,3-丁二烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、四氟乙烯(TFE)、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷、乙炔、乙烯、丙烯、苯、异戊二烯、六甲基二硅氧烷、四乙氧基硅烷、二乙基二甲基硅氧烷、1,3-丁二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯、吡咯、环己烷、1-己烯、烯丙胺、乙酰丙酮、环氧乙烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸酐、氨基丙基三亚甲基、三乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷三乙氧基乙氧基乙烷乙醇三羰基(环辛四烯)铁、二羰基(甲基环戊二烯基)铁、二聚二羰基(二环戊二烯基)铁、乙酰基丁二烯酸钴(钴-丁二烯酸镍)、钴-乙酰基丁二烯酸镍(四)羰基、羰基铁、乙酰丙酮锡、乙酰丙酮铟、四甲基庚二酸铟。

在至少一个实施例中，可以涂覆有机和/或无机涂层。无机涂层前体包括纯金属、金属盐、氧化物、氮化物、碳化物及其组合。在另一个实施例中，系统10可以允许涂覆尺寸范围从纳米到微米的各种粒子。涂层可以通过气态或液态或固态的前体沉积，但优选地通过汽化或气溶胶状态的前体沉积。

此外，尺寸范围在约10nm至约100nm的纳米粒子可用作较大分子结构的组分，较大分子结构的尺寸通常在约100nm至1,000nm的范围内。例如，纳米粒子的表面可被涂覆以增加其尺寸、嵌入可接受的载体中，或者它可以缠绕或添加到其他颗粒或其他材料中，从而产生更大的颗粒。在其中纳米粒子溶液内至少一种纳米粒子的至少一个维度低于50nm至100nm的某些实施例中，纳米粒子的表面可以涂覆有10nm至100nm之间或更多的非导电基质，以便将该尺寸或颗粒增加到50nm到100nm或更大。这种较大的尺寸可以供应更多的纳米粒子，以便沉积到物品1上。

在另一个实施例中，纳米粒子具有约10nm至约10,000nm，例如100nm-500nm的光吸收特性。任选地，纳米粒子具有可用于标准激光设备或其他光源激发的光吸收。例如，纳米粒子可适于吸收约755nm、约800nm至810nm或约1,000nm至1,100nm范围内的波长。类似地，纳米粒子也可适于吸收约500nm至1,200nm范围内的强脉冲光。

本文提供的纳米粒子通常可以包含非组装纳米粒子的集合。“非组装”纳米粒子应理解为所述集合的纳米粒子不通过物理力或化学键，通过中间体(例如，粒子-细胞-部分，部分-蛋白质-部分，部分-分析物-部分)直接(粒子式)或间接彼此连接。在其他实施例中，纳米粒子组合物组装成有序矩阵。特别地，所述有序矩阵可以包括任何三维矩阵。在一些实施例中，仅组装部分纳米粒子，例如，5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、86％、90％、95％、99％或超过99％的纳米粒子组装成有序阵列。纳米粒子通过范德壁引力、伦敦力、氢键、偶极-偶极相互作用或共价键或其组合组装。

微粒和纳米粒子具有大约10nm至10μm的平均直径，并以10nm至3000nm的间隔分布在聚合物表面上，同时根据涂覆的粒子的尺寸的不同来进行结构化。

在一个实施例中，在反应间隙110中撞击的等离子体在大约室温和大约大气压下形成。在至少一个实施例中，优选地，在等离子体区域112中产生的等离子体是大气压等离子体辉光(APG)。可以通过将单体引入等离子体区域来促进APG，或者可以通过使用潘宁混合物来促进APG。单体可用作低电离流体，其可与等离子气体形成潘宁混合物的一部分。在一些实施例中，等离子体气体是氩气并且被选择用于聚合的单体具有较低的电离阈值。载流体的激发可以在注入单体之前发生。

优选地，冷大气等离子体(CAP)可用于将所需的病原体抑制涂层或其他功能涂层赋予物品1。CAP是部分电离的气体(典型的电离分数为每十亿中性原子或分子就有一个离子或电子)，通过与周围空气相互作用产生反应混合物，由电子、离子、中子、受激原子和分子、活性氧和氮物质以及紫外线组成。根据各自的等离子体源技术、载流体、等离子体操作参数和设置模式，例如传输模式和体积，所产生的等离子体种类的组成和浓度会有所不同。这意味着，可以在一定程度上“设计”CAP，并且可以通过改变等离子体输入参数(例如载流体、电压、频率和可用于影响等离子体密度和/或形成的其他参数来产生反应物质的不同组成物。

等离子体可由电极100之间的放电产生，其中等离子体气体可被激发或电离以形成所述等离子体。可以使用任何预定方法来产生等离子体，预定方法包括：交流(AC)励磁、直流(DC)励磁、低频励磁、射频励磁和微波励磁方法。上述方法中的每一种方法都可以用于产生大气压等离子体。“大气压等离子体”，也称为常压等离子体，可以是其中压力大约等于大气压的等离子体。应当理解，即使在充满的期望的局部大气时，腔室15内的压力也将与腔室15外部的压力相似。在至少一个实施例中，腔室内部的压力约为1bar至5bar，但是也可以使用大于1bar的其他压力。

由于等离子体模块20可以在局部大气中使用，因此可以将用于在反应间隙110中产生等离子体的载流体泵入物品1和模块20之间的区域达预定时间量，使得局部大气在点燃载流体之前，从该区域抽空局部大气，使得局部大气分子不会被电离或被激活。物品1和模块20之间的区域可以被称为“局部区域”。如果系统10在封闭室内使用，从而可以控制功能性处理特性，也可能需要净化局部大气。例如，净化腔室15可能是有利的，因为这可以去除腔室15内的氧气，氧气可以与单体物质或聚合物质反应。

至少一种另外的流体可被提供到等离子体区域112，其由载流体携带，或者直接注入等离子体区域112中。另外的流体通常将用于处理基材1或涂覆涂层。在一个实施例中，另外的流体可以是可以被等离子体区域聚合的单体，并且可以用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。可选地，另外的流体通过至少一个另外的入口提供给等离子体模块20。如果将载流体和至少一种另外的流体提供给模块20，则流体优选地以期望的比例混合在一起，使得可以经由出口将已知量的另外的流体输送到基材1。

单体可以作为液体喷雾、蒸汽或雾化粒子注入等离子体室15中并且可以帮助形成期望的等离子体条件，因为单体可适用于稳定在反应间隙110中形成的等离子体蒸汽或等离子体电晕条件。稳定等离子条件可意味着在反应间隙110内形成等离子体光辉或稳定的等离子体。应当理解，提供给电极100的电压和频率也将有助于维持和/或形成稳定的等离子体。

在另一实施例中，如果物品1是基材，则等离子体可用于仅处理基材的第一面，而可保护基材的第二面免于处理，或可通过不同的涂层或处理工艺单独处理。这可以允许选择性地修改基材的一侧。可以通过以下方式保护基材的一面：在基材的第二面上附上薄膜或保护层，或将基材的第二面压靠在不允许涂层或处理涂覆到基材的所述第二面的那一面上。

电源30可以包括一个以上的电源单元。电源30可以与相应的模块20耦合，使得模块20可以被系统的用户激活、停用、改变或以其他方式操纵，从而可用于期望的处理工艺。电源30也可以是用于给RF电极充电的RF源，或者可以是AC(交流)或DC(直流)电源30。电极100可以由芯形成，护套104覆盖芯102。芯102由导电材料形成，例如铜、金或不锈钢，并且护套104优选地是介电材料，例如玻璃或氧化铝。芯102优选地是能够承受加热到等于或小于等离子体区域中形成的等离子体的温度的导电材料。所选择的护套104由介电材料形成，该介电材料可以包围或包封芯102以减少电弧放电并有助于稳定在反应间隙110中形成的等离子体。任选地，流体通道108，例如可以在芯102周围提供气隙或液隙，这可以有助于电极100的冷却和介电特性。例如，空气或惰性气体可以用作冷却流体，其可以在电极芯102和护套104之间通过。在另一实施例中，电极100设置有一个或多个流体冷却通道或用于冷却电极100的冷却通道。可选地，芯102可设置有流体通道，流体可通过该流体通道以冷却电极100。图5A至5C中示出了不同电极护套104的示例。

虽然电极护套104可以是矩形形状或圆形形状，但是芯102可以是任何预定的形状，这一预定的形状可以与电机护套的形状一致或不一致。例如，电极100可以是具有矩形护套横截面的刀片型电极100，然而芯可以是圆形或任何其他预定形状。流体管道可以具有任何预定的横截面，这可以包括规则形状、正弦形状或波形形状的横截面。不管芯102的横截面如何，护套104的一般形状可限定电极100的类型，然而芯102的形状与护套104的形状一致可能是有利的。

由于该系统用作大气等离子体系统，所以腔室15不需要真空压力来操作。物品1的清洁、功能化和活化可以通过不同的等离子体处理方法和暴露于等离子体来实现。在局部大气中，官能化可以赋予包含以下至少一种的基团：氧、氮和氢基团。在另一个实施例中，等离子体可用于蚀刻表面或通过从所述表面去除物质的方式使表面改性。

如果表面被活化，则反应性基团可存在于表面处，这一表面可与与表面相互作用的粒子形成优良的键。在另一个实施方案中，纳米粒子可直接通过从水合水形成自由基，或者通过在纳米粒子表面的反应的方式被等离子体活化。

优选地，载体的活化和胶体溶液的雾化或气化优选在将溶液引入等离子体之前发生。

胶体溶液的雾化可以在大气等离子体的放电区或放电后区完成。优选地，胶体溶液的雾化在等离子体的放电后区中完成，因为在某些情况下，这可能具有额外的优点。通过这种方式能够不污染产生等离子体的装置。由此，可以促进聚合物制品的处理，避免被覆盖的物品1出现降解，并且例如也不会引起纳米粒子的熔化、氧化、降解和/或聚集。

优选在室温下用氩气气氛或类似的惰性气体气氛对用于对物品1进行等离子体处理的腔室15进行吹扫。可选地，将氩气、等离子气体、单体和溶液的温度控制在约15°至30°或更优选地，约21℃。混合室50或单独的气体供应也可以被加热或冷却。加热单体、溶胶-凝胶或流体聚合物可以允许载流体携带更大的体积。例如，通过将单体的温度从25℃增加到30℃，可以使载流体携带更多的六甲基二硅氧烷(HDMOO)单体，从而可以在同一时间段内涂覆更厚的涂层。应当理解，所使用的每种单体可以具有不同的蒸发温度或温度，这将允许相同体积的载流体携带更大的体积。然而，需要调节或控制单体、载流体、溶胶-凝胶和混合室中的至少一个的温度以确保期望体积和/或浓度的流体被输送系统40递送到腔室15中。

在另一个实施例中，系统的至少一个耗材，例如；与系统一起使用的载气、单体、溶胶-凝胶、等离子气体、纳米粒子或溶液的各个温度都是单独进行控制的。这些耗材中的每一种耗材的温度都可以控制在-10℃至+150℃的范围内。

其他温度范围如果在耗材的冷冻温度与被引入流体供应管线或等离子体区域时耗材的蒸发温度之间，那么这一温度范围也同样是适用的。提高一些耗材的温度可能是有利的，因为这会增加进入等离子体区域时分馏的可能性，从而产生更耐用的涂层或具有所需特性的涂层。此外，携带的气体可适于通过提高相应的单体、纳米粒子或溶胶-凝胶的温度来携带更大体积的单体、纳米粒子或溶胶-凝胶这几种物质中的至少一种。或者，也可以增加载气温度以携带额外的单体、纳米粒子和/或溶胶-凝胶。

光电离(PID)传感器、流体流量传感器、温度传感器或其他流体传感器可用于流体输送系统40内，以监测和控制流体的分布。这些传感器还可适于确定从腔室中提取的浓度和流体，以便在再循环系统70中再循环。基于从腔室15中提取并注入到再循环系统70中的流体的检测浓度和成分，来自流体供应原始流体的浓度和体积可以变化以产生更均匀的混合物。应当理解，再循环流体和原始流体可以共同产生要提供给腔室15的所需浓度。

在另一个实施例中，再循环系统具有储存器95，储存器可以是罐或其他容器。可提供多于一个的储存器95，用于储存分离的流体。例如，第一储存器95可用于储存载流体，而第二储存器可用于储存单体或部分聚合的单体。储存器95可以用于暂时储存已经收集的流体，并且可以注回再循环系统70，或者可以被移除以用于进一步处理或净化。

雾化器55可用于雾化单体和纳米粒子，以通过流体输送系统运送到反应间隙110。雾化器50可位于混合室50内。

混合室50可用于以预定体积混合纳米粒子和单体，从而可以获得理想的单体与纳米粒子比。注射器或计量装置可用于注入预定体积的单体流体和/或纳米粒子流体，以在混合室50内混合，随后可将其雾化。混合室形成流体输送系统40的一部分。

流体输送系统40还可包括多个气体管114或导管，其适于将流体输送到腔室15中。气体管114包括多个出气口116，出气口116允许将加压气体分配到腔室15中。出气口116可以向腔室15输送纯物质，例如所需的大气气体。出气口还可以允许载流体、单体、与纳米粒子混合的单体、与单体混合的纳米粒子和溶胶-凝胶中的至少一种输送到腔室15中。溶胶-凝胶优选包含可聚合的单体和其中的纳米粒子。

出气口116可以以这样的方式喷射流体，使得当流体进入等离子体并朝向物品1时形成流。因此，在等离子气体被激发以在电机100处形成等离子体之前可被喷射到腔室中时，可形成非传统的等离子体流。应当理解，上述等离子体流在外观上可以与本领域公知的等离子体炬相似，但是不同于等离子体炬的一点是，等离子体流在激发区上方形成并形成低温等离子体流。这是有利的，因为流可以由流体输送的压力形成，并且适于在进入等离子体区域112之前移动通过电极上方的自由区域。这带来的优势是可允许载流体也进入电极上方的区域，其有助于平滑电极100之间产生的等离子体，或者有助于形成可在腔室15内的多组电极上延伸的更均匀的等离子体。

偏压板120可用于吸引电离物质，这有助于增加沉积速率或赋予离子流体运动。偏压板优选设置在模块20下方，使得来自模块20的颗粒可以被下拉到物品1上。偏压板120可以由偏压电源118供电，或者可以由电源30供电。

优选地，偏压板120是带负电的DC偏压板。应当理解，如果需要，偏压板120可以带正电。可以在等离子体区域的上方和/或下方使用彭宁阱，使得等离子体区域中的电离物质可以在特定方向上受到排斥或吸引。优选地，如果使用潘宁阱，并且存在偏压板，则潘宁阱的极性与偏压板的极性相反。磁场还可以用于在等离子体区域内引起离子的运动并且可以在期望的矢量或方向上推动正离子和/或负离子。

参照图4A和4B，示出了处理模块20的实施例。模块20包括其中安装有多个电极100的外壳22和至少一个出气口116。外壳22被配置为支撑流体输送系统40的电极100和出气口116。

出口116可以设置在扩散板(未示出)内，该扩散板有助于分配载流体和携带的颗粒或流体。在图4A和4B所示的实施例中，气体管114与出气口116设置在一起。气体管位于电极100的相对上方。在优选实施例中，出气口116位于电极100之间的反应间隙110上方。由此出气口可以将气体集中到反应间隙110。

出气口的数量可以等于或小于反应间隙110的数量，或者可以比反应间隙的数量多最多多2个。然而，应当理解，模块内的气体管的数量可以是任何所需数量，以允许将流体充分输送到电极100和/或腔室15中。

物品1示出为在模块20的相对下方，并且被配置为在模块20下方通过。在模块20下方通过物品1允许对物品1进行涂层或处理。滚轮60或载体80可用于将物品从模块的第一侧运送或运输到第二侧，其中物品1’是经处理的物品。如图所示，等离子体区域112可以跨多个电极100延伸；如果电极通电以在反应间隙中保持等离子体。应当理解，反应间隙是可以形成等离子体的第一实例的地方，并且等离子体区域可以点燃或以其他方式激发电极100局部的气氛，从而产生等离子体辉光。优选地，等离子辉光在多组电极100之间通常是均匀且一致的，并且允许同时处理或涂覆大得多的区域，其中可通过使用等离子炬或等离子射流来实现这种处理或涂覆。此外，由电极形成的等离子体区域优选地在待涂覆的物品1上方，从而除非需要，否则不需要等离子体直接与物品1相互作用。流体，例如载流体、雾化单体、单体蒸气、单体气溶胶和/或纳米粒子可以从出口116进入腔室15。流体可以从孔向外分散124，或者可以以足够的压力供应以形成柱126流体。分散的流体124可用于将流体散布在电极100上并提供不同流体密度的区域。这可以有助于形成横跨多个电极100延伸的等离子体区域112。或者，流体柱可以被点燃并形成等离子体流。在一些实施例中，该等离子体流可用于形成点涂层或更集中的涂层。与传统的等离子体射流不同，等离子体流是非热等离子体，其中等离子体流体可以在到达电极100以点燃或激发等离子体流体之前喷射到开放室15中。因此，注入腔室15的流体可在到达电极之前与腔室15内的局部流体混合。这种形成等离子体的方法还可以允许腔室15内没有从出口114喷出的其他气体被夹带或收集以运送到反应间隙110。

可选地，出口116的尺寸可以随着喷嘴或其他流动方向或流量限制装置的插入而变化。出口116可装配有螺纹或安装装置，该螺纹或安装装置可接收喷嘴以改变进入腔室15的流体的流动类型或分散状态。喷嘴也可用于将流动引导至所需方向。如果需要，喷嘴也可以配备螺线管、虹膜或闭合件以密封喷嘴。当在腔室15中使用多个涂层或处理时，这可能特别有用，因为可以选择性地打开或关闭出口。

图4B包括多个圆形电极，反应间隙110是圆形电极100的中心到中心的距离，因为可以在相反极性的电极100之间形成等离子体。可以使用其他电极横截面，这具体根据所需的待形成等离子体、所需的涂层、或所需的电极冷却或等离子体温度而定。冷却系统45可以与电极100一起使用以将护套和/或芯的温度冷却到理想的温度范围。这可以帮助减少对被处理的物品1的损坏。冷却系统可以被配置为与电极100的流体通道108连通。

可以在物品1下方提供偏压120，该偏压可以用于将物品和/或流体从模块20吸引到物品1。偏压也可以用于向等离子体区域112赋予视觉效果。例如，可以使用偏压来产生更均质的等离子体和更均匀的等离子体，这可以产生更理想的涂层。偏压可以是电偏压，例如DC偏压。

处理物品1的方法可包括向物品提供聚合物，该物品具有大体片材或平面形式，其中聚合物已通过等离子体聚合形成。物品1可具有暴露在可由系统10处理的表面处的至少一种纤维或纱线。聚合物可通过在大气压下的等离子体形成，其中等离子体的能量足以引起单体的聚合，以及足以将聚合物随后粘合到物品1上。涂覆到物品1上的聚合物涂层的厚度可与等离子体的密度、涂覆时间和引入等离子体区域的单体的体积相关。

在另一个实施例中，载流体和雾化物质可以由输送系统40输送到腔室并通过扩散板(未示出)分散到腔室中。扩散板可以设置在电极100上方，使得气体可以大致均匀的速度更均匀地分布到电极100上。这可以减少点涂抹，其中点涂抹可以通过使用来自出气口116的加压气体来实现。

在另一个实施例中，模块20可以配备一系列激光器，这些激光器可以识别相对位于所述模块20下方的物品的位置。一旦识别出位于模块20下方的物品，直接位于物品1上方的电极可以选择性地开启物品1以形成所需的等离子体。通过这种方式，整个模块20不需要被激活或通电，这可以具有特定的价值，因为可以节省诸如电力、等离子气体、单体和纳米粒子之类的资源，因为不会将这些资源提供给不在物品1上方区域内的模块20。

在另一个实施方案中，提供了一种用于在载体上沉积纳米粒子的方法，包括以下步骤：雾化包括纳米粒子的胶体溶液(或悬浮液)并将该溶液引入等离子体区域中并且将纳米粒子沉积在大气等离子体中的所述载体的表面上。

纳米粒子可以是小分子的聚集体，或几百到几千个原子的集合，形成颗粒，颗粒的尺寸在1nm到100nm的范围内。较大的颗粒也可以由载流体携带，与单体结合，或通过单体的气雾化或蒸发进行传输。

溶胶-凝胶可用于产生用于等离子体沉积涂层的所需纳米粒子。本公开的方法可以使用任何期望的产生纳米粒子的方法。虽然优选使用纳米粒子来形成涂层的一部分，但是如果较大的粒子，例如微粒，如可有效地输送至涂层区域，则也可替代地使用。

在另一个实施方案中，涂层可以由溶胶-凝胶涂层形成，该涂层包括单体和/或已经水解的纳米粒子。溶胶-凝胶可包括硅基化合物，例如四乙氧基硅烷(TEOS)，其可适用于向物品1提供排斥功能。可根据所需的最终功能使用其他溶胶-凝胶。

因为一些溶胶-凝胶涂层可能表现出脆性行为，所以可以掺入有机化合物或分子。这可以通过使用有机改性的前体化合物来实现，例如环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MEMO)、丙基三甲氧基硅烷(PTMO)，并且可以使用任何其他预定的前体化合物。任何前体化合物可作为溶胶-凝胶的一部分以改进可涂覆到物品1上的涂层的性质。前体还可赋予涂覆到物品1上的涂层至少一种功能性质。

在进一步的实施方案中，系统10适于将无机盐和金属盐输送到等离子体区域。当盐与等离子体区域相互作用时，盐可被分馏，并且元素粒子可能沉积在物品上。例如，可以将铜盐引入等离子体区域，使盐离子化，从而可以使铜与盐的任何其他元素分离。优选地，引入等离子体区域的盐包括反应性非金属和金属。优选地，反应性非金属是室温下的气体，例如氧气。

可以将具有盐的溶液注入或提供给雾化器，并且该溶液蒸发成气雾剂。汽化可以通过任何常规方法实现，并且可能涉及热汽化方法、超声处理方法和蒸发方法。在一些实施例中，还可以通过雾化器实现升华。由于单体和含有纳米粒子的流体可能需要相对较大的液滴以允许有效地携带颗粒，因此可以通过使用单体和/或纳米粒子的压力和温度来控制液滴的大小。等离子体流体可用于将液滴运送到等离子体区域112。优选地，液滴大小在0.1nm至500μm的范围内。

蒸气和载流体的组合可以形成气溶胶，其中汽化的流体是液滴，而载流体是携带所述液滴的气体。应当理解，虽然气溶胶可以传输纳米粒子，但一些纳米粒子在转化为气溶胶之前可能需要结合或溶解在溶胶-凝胶溶液中。因此，当这些气溶胶进入等离子体区域时，结合或溶解的纳米粒子可能会被分离并返回到金属或元素状态，然后其可以沉积到物品1上。

溶胶-凝胶法是一种通过金属-氧聚合物的生长在溶剂中形成分散的无机材料的方法。该化学反应基于无机聚合反应。金属醇盐[M(OR)_z，其中M＝Si、Sn、Ti、Zr、Al、Mo、V、W、Ce等；或者，使用烷氧基OC_nH2_n+1]作为分子前体，然后通过水解和缩合反应生成金属氧聚合物。首先生成反应性羟基，然后进行缩聚反应。

在I类杂化有机-无机材料中，有机和无机组分通过弱键(范德华、离子键或氢键、疏水-亲水平衡)连接在一起。这些材料将允许形成相对较大多样性的结构，并将最终性能赋予涂覆到物品1的涂层。

例如，有机染料可以嵌入溶胶-凝胶基质中。例如，夹带在无机网络中的有机分子可以是混合材料。通过有机染料、无机离子或分子对溶胶-凝胶基质进行掺杂，基质仍处于溶液中，可能会产生至少一种特性，例如；荧光、光致变色或非线性光学(NLO)特性。

有机分子例如罗丹明、吡喃、香豆素、卟啉、酞菁和螺吡喃，作为NLO染料可以被包埋在无机网络例如二氧化硅、铝硅酸盐或基于过渡金属氧化物的凝胶(ZrO₂、TiO₂)中。所选择的无机基质可用于改变所形成涂层的折射率和/或机械性能。无机分子前体(醇盐)、染料和催化剂在通用溶剂中混合。然后可以将混合物水合以开始缩聚，使染料分子均匀地捕获在聚合物中。染料与无机基质之间的弱相互作用(氢键、范德华力等)是染料在结构内分散的原因，也可能有助于产生涂层的最终性能，例如光响应性能。

溶胶-凝胶无机基质通常是多孔结构，通常具有大约1nm大小的孔。通过将本体浸入含有可聚合有机单体和催化剂的溶液中，可以用分子填充该结构的孔。然后有机聚合可以通过以下方法中的至少一种进行；等离子体聚合、紫外线照射或加热过程，或其组合。系统10可以适合于用合适的辐射发射器用至少一种类型的辐射处理物品1。有机功能分子也可以与有机单体混合。苝染料以及酶和卟啉也可以加入这些材料中。这些类型的含有苝染料、酶和/或卟啉的材料可能对具有更长激光特性的传感器和复合材料有益。

可以通过在单体/聚合物中加入无机填料来调节聚合物共混物的机械性能。常规方法是将聚合物(或预聚物)和无机颗粒混合在一起。这类混合物的高粘度可能会导致颗粒团聚。材料内产生的不均匀性降低了聚合物-填料的相互作用。可以可选地使用溶剂来减少均匀性问题。

这些技术也可用于产生可在物品1上形成壳型陶瓷涂层的陶瓷流体。MgO、Al₂O₃和SiO₂的粉末可与可溶性聚合物混合，通过改变有助于雾化的溶质浓度来调节凝胶的粘度。在聚合期间，系统10可以更均匀地分布来自溶胶的颗粒，这可以消除非均质凝胶的缺点。复杂陶瓷可以由系统10沉积，并且可以通过等离子体或通过传统的烧制方法烘烤、烧制或以其他方式硬化。

溶胶-凝胶的均匀性也可以通过将无机颗粒嵌入聚合物中来改进。典型的方法包括将聚合物和金属醇盐在合适的溶剂(醇或THF)中混合在一起。然后可将催化剂和水加入混合物中并原位进行缩聚。当两相之间形成的弱相互作用足以迫使两个网络在分子水平上相互渗透时，即可实现最佳均匀性。这些材料具有良好的光学性能，可以通过调整二氧化硅：有机物比例来改变这一光学性能。

II类材料是混合结构，其中有机和无机组分通过强共价或离子共价化学键接枝在一起。用作II类杂化物的起始构建单元的分子至少具有两个不同的官能团：烷氧基(R-OM键)，它应该在水的存在下经历水解缩合反应并形成氧代聚合物骨架，以及在水解反应中稳定的金属-碳链。稳定的金属-碳键的性质取决于金属阳离子的性质。也使用多羟基化配体、有机酸、对羟基酸、对二酮和相关衍生物的络合。

胶体可以包括流体中的颗粒混合物。颗粒可以均匀地分布在整个流体中，流体可以是液体，或者在凝胶的情况下可以是固体。颗粒在流体中可以是可溶的或不可溶的，颗粒可以是有机物、无机物或无机盐。

在一个实施例中，可以使用胶体溶液，胶体溶液呈各种形式，例如；液体、凝胶或浆液。胶体溶液是介于悬浮液和真溶液之间的中间体，其中所述悬浮液是包含分散在液体中的微小颗粒的异质介质，所述真溶液一种或多种溶质在溶剂中处于分子分裂状态。在液体形式中，胶体溶液可称为“溶胶”。胶体溶胶-凝胶溶液也可称为胶体溶胶或土壤。

在有机介质中由纳米粒子的前体合成溶胶-凝胶，该制备可包括以下步骤：步骤(a):有机金属前体或金属盐在有机或水醇介质中的水解-缩合；步骤(b)：通过成熟、生长使稳定和分散的纳米粒子在有机或水醇介质中成核；步骤(c)：任选地通过将粒子分散在有机聚合物或低聚物中和/或通过任何类型的反应性有机官能团使粒子表面官能化来形成有机-无机杂化溶胶。

在具有不同前体(准金属盐、金属盐、金属醇盐)的有机介质中的溶胶-凝胶合成可用作包含纳米粒子的溶胶-凝胶。

因此，如果纳米粒子是通过沉淀合成的，则纳米粒子可以直接稳定在合成过程中使用的溶剂中或者稍后被胶溶。任一种方法仍可能产生悬浮液。

无论选择何种制备途径，纳米粒子前体都可以选自：准金属盐、金属盐、金属醇盐或这些物质的混合物。例如，纳米粒子的盐或醇盐前体的金属或准金属可以选自：硅、钛、锆、铪、铝、钽、铌、铈、镍、铁、锌、铬、镁、钴、钒、钡、锶、锡、钪、铟、铅、钇、钨、锰、金、银、铂、钯、镍、铜、钴、钌、铑、铕和其他稀土，或这些金属的金属醇盐。纳米片可以选自：石墨烯、碳、二硫化钼、聚(l-乳酸)(PLLA)、硅、锡、铜、锌、上述的氧化物、TiO₂、Nb₂O₅、ZnO、Co₃O₄、MnO₂、WO₃、KNbO₃、氮化硼和分层双氢氧化物纳米片。可以将多于一个纳米片应用于涂层，并且任选地可以将纳米粒子和纳米片的混合物应用于物品1，或存在于所涂覆的涂层内。可以按照与本文所述的纳米粒子的方法类似的方法来涂覆任何纳米粒子。可选地，纳米片可用于形成纳米管。在另一个实施例中，可以向物品1或涂层提供纳米管。纳米管可包括以下至少一种纳米管；碳纳米管(CNT)、氮化硼纳米管(BNNT)、碳化硅纳米管(SiCN)、银纳米管、埃洛石纳米管(HNT)、生物玻璃纳米管、介孔纳米管、BCN纳米管、脂质纳米管(LNT)、DNA纳米管、氮化镓纳米管、硅纳米管、膜纳米管、钛纳米管(及其氧化物)和隧道纳米管(TNT)。应当理解，上述纳米管列表并非详尽无遗，并且可以使用任何理想的纳米管。

应当理解，纳米管可以包括所有类型和结构的纳米管，包括扶手椅碳纳米管、锯齿形碳纳米管和手性碳纳米管。可以按需使用其他类型的纳米管，例如单壁纳米管和多壁纳米管。每个纳米管可以形成为具有在10nm至1000nm范围内的大致均匀的直径。纳米管可以任选地沿它们的长度具有不同的直径，并且可以具有任何所需长度。

纳米线和纳米纤维也可以在涂覆等离子体聚合材料之前、同时或在涂覆所述等离子体聚合材料之后涂覆到物品1上。纳米线和纳米纤维可以类似于纳米粒子分散；然而，它们可能具有更长的结构，这有助于嵌入涂层中。纳米纤维和纳米线的直径可能在10nm到1000nm之间，但是与纳米管不同的是，材料的芯不是中空的。一些纳米线和纳米纤维的直径可能在200nm到600nm的范围内。纳米线的长宽比可以大于600，但一般可以大于1000，而纳米纤维的长宽比可小于1000，但不大于10。纳米纤维可具有中空区域或孔，然而，这些不会延长材料结构的长度。应当理解，纳米材料可应用于膜，该膜可应用于例如食品和食品包装领域。纳米线和纳米纤维可由以下材料形成，这些材料包括但不限于；硅、锗、碳和各种导电金属，如金和铜。任何预定的金属或金属氧化物可用于形成纳米线或纳米纤维。这些类型的纳米材料可用于导电、计算和计算科学应用。纳米纤维可以任选地由有机材料形成。

不同的纳米材料可用于不同的应用。例如，纳米管、纳米纤维、纳米线和纳米粒子的使用可用于半导体应用或导电应用。这可能适用于柔性导体或柔性半导体。这些应用可能包括可穿戴传感器、可穿戴电子设备和可变形设备，这些设备可用于移动和计算设备。纳米管也可能具有在结构中携带药物的潜力，该药物可以在目标部位缓慢释放。例如，使用带有应用于绷带或其他医疗器械的纳米材料的涂层可以适用于药物的缓慢或受控释放，而无需去除绷带，同时还降低了非生物相容性递送方式产生细胞毒性的可能性。诸如此类的应用可以具有广泛的应用范围并且可以允许在预定的时间段内施用期望的药物。在其他实施例中，纳米纤维和纳米线可特别用作可允许形成导电制品1涂层的导电材料。在另一示例实施例中，隧道纳米管可用于医疗设备，特别是可植入医疗制品1。

可以将纳米材料的任何所需组合涂覆到涂覆到制品的一种或多种涂层，并且多种纳米复合材料可以由本文所述的等离子体聚合方法形成。应用的每种纳米材料可能具有共同的功能，或离散的功能。例如，第一纳米材料可用于导电目的以吸引异物，而第二纳米材料可用于抑制异物，与异物相互作用或破坏异物。

在另一个示例中，金属盐的水溶液可以被还原成胶体金属纳米粒子。在激发溶液内的盐时，还原反应可在等离子体区域112内发生。这可以允许形成聚合物，同时还允许将盐还原成至少部分元素形式。然后可以用等离子体形成的聚合物嵌入、结合或以其他方式固定元素金属。与传统的等离子体处理系统不同，整个涂层可在聚合物的整个厚度上形成所需的交联，因为几乎所有单体或超过60％的单体在通过等离子体区域时都被分馏。更优选地，至少80％的单体被分馏，或超过95％的单体被分馏，或超过97％的单体被分馏，或超过98％的单体被分馏，或超过99％％的单体被分馏。相比之下，常规方法只能激活或激发预涂涂层的最上部，这可能仅引起涂层的部分聚合或部分交联。因此，与用本系统10可获得的涂层相比，这些涂层可能更弱或更不耐用。

分馏百分比将与系统的整体效率有关，并且还可能与等离子体密度和注入腔室15中待聚合的单体的体积有关。

在另一个实施例中，溶胶的制备方式如下：可以例如通过在溶液中使用有机或无机还原剂利用金属纳米粒子的前体合成金属纳米粒子的溶液，具体选择的工艺选自：在乳液介质中还原金属盐；以及有机金属或金属前体或金属氧化物的化学还原。

不管工艺如何，还原剂可以选自以下组中的至少一种：多元醇、肼及其衍生物、醌及其衍生物、氢化物、碱金属、半胱氨酸及其衍生物、抗坏血酸及其衍生物。金属纳米粒子的前体可以选自上述金属盐或金属或准金属盐中的任一种。

在另一个实施方案中，可以通过制备分散在溶剂中的纳米粒子的混合物来制备溶胶。然而，无论获得溶胶的方法如何，都可以使用一种以上的溶胶，并且使用一种或多种方法来获得各个溶胶中的每一种。

在另一个实施方案中，例如通过掺杂颗粒或通过混合颗粒，该方法中使用的溶胶可以包含金属氧化物的纳米粒子，例如，至少一种金属氧化物，选自：SiO₂,ZrO₂,TiO₂,Ta₂0₅,HfO₂,ThO₂,SnO2,VO₂,In₂O₃,CeO₂,ZnO,Nb₂O₅,V₂O₅,Al₂O₃,Sc₂O₃,Ce₂O₃,NiO,MgO,Y₂O₃,WO₃,BaTiO₃,Fe₂O₃,Fe₃O₄,Sr₂O₃,TiO₃,Cr₂O₃,Mn₂O₃,Mn₃O₄,Cr₃O₄,MnO₂,RuO₂，或这些氧化物的组合。上述氧化物仅是示例性的，其他金属氧化物也可用于溶胶内。

获得的溶胶的纳米粒子的尺寸完全由其合成条件控制，特别是由前体、溶剂、pH、温度或任何其他预定条件的性质控制。

例如，在本文提及的应用中，纳米粒子优选具有1至100nm的尺寸，这特别是为了能够产生例如厚度范围为0.1至50μm的薄层或涂层。

除了纳米粒子外，溶胶还包括来自其制造过程的载流体，称为生长培养基。该载流体是有机或无机溶剂，例如上述文献中描述的那些溶剂。它可以是例如选自水、醇、醚、酮、芳烃、烷烃、卤素和这些的任何混合物的液体。这种载流体的pH值取决于溶胶的制造过程及其化学性质。

在获得的溶胶中，纳米粒子分散并稳定在它们的生长介质中，并且可以通过溶胶的制备工艺和所使用的化学物质来促进这种稳定和/或分散。

因为溶胶也可以包含有机分子，所以有机分子可以用于稳定溶胶中的纳米粒子和/或可以帮助纳米粒子官能化的分子。

可以将有机化合物添加到纳米粒子中以赋予它们预定的特性。例如，通过空间效应在液体介质中稳定这些纳米粒子会产生称为I类混合有机-无机材料的材料。控制这些颗粒稳定的相互作用较弱，具有氢键或范德华力的静电性质。

纳米粒子可以在合成过程中通过引入合适的有机矿物前体或通过在胶体表面接枝而用有机化合物官能化。上面已经给出了例子。这些材料被称为II类有机-无机材料，因为有机成分和矿物颗粒之间存在很强的相互作用，具有共价或离子共价性质。

杂化材料的性质不仅取决于用于构成溶胶的有机和无机组分的化学性质，而且取决于这两种化学物质之间可能出现的协同作用。

溶胶在其注入期间的温度可以在例如环境温度(20℃)至低于其沸点的温度的范围内变化。有利地，可以控制和改变用于其注入的溶胶的温度，例如从0℃到60℃，或任何其他预定温度范围。溶胶然后可能具有不同的表面张力，这取决于涂覆的温度，导致或多或少快速的碎裂机制并且当它进入等离子体时有效。因此，温度会对所获得的涂层的质量产生影响。这在使用大气等离子体时特别有利，因为可达到的一般温度低于热等离子体射流的温度。

例如以液滴形式注入的溶胶，进入大气等离子体区域112，溶胶在该区域在等离子体的剪切力的作用下爆炸成多个液滴。可以调节这些液滴的尺寸以赋予沉积涂层和纳米粒子分散体所需的微观结构。优选地，液滴的平均尺寸可以在0.1μm至10μm的范围内。此外，微观构还可以通过等离子体区域中的等离子体类型、频率、功率、等离子体密度和液滴的温度而改变。

使用雾化器将溶胶转化成液滴并将液滴分散到载流体中。载流体的速度可以将汽化的溶胶引导到待聚合的等离子体区域112中。电极之间的等离子体的温度可以是大体均匀的温度，使得在整个等离子体区域112中更均匀地发生分馏。在分馏期间，纳米粒子可以适于在分散之前团聚。离开等离子体区域112的粒子优选均匀地分散到下方的物品1上。

出于显而易见的原因，待涂覆的基材优选相对于等离子体射流定位，使得纳米粒子的投射被引导到待涂覆的表面上。通过不同的测试可以轻松找到最佳位置。根据所选的投射条件和所需沉积物的微观结构，针对每个应用调整定位。

沉积物的生长速率对于制造精细结构层的工艺来说是高的，主要取决于液体中材料的质量百分比和液体流速。结合系统使用的方法可以提供从0.01μm/min到100μm/min的纳米粒子涂层的沉积速率。沉积速率可以通过改变所提供的单体或溶胶-凝胶的体积以及电极的配置和提供给电极的功率来改变。

可以沉积到物品1上的薄层或涂层的厚度在0.1μm至50μm的范围内(每分钟曝光)。涂层内的纳米粒子可以比在溶胶凝胶中的尺寸更小，或者约为几纳米到大约1微米。纳米粒子可以可以选具有以下特性中的至少一种特性：多孔、致密、纯净和均质。优选地，该系统允许在涂层内保持起始溶胶的至少一种特性，并且可以用于控制以下特性中的至少一种特性：孔隙率、密度、均匀性、奇异化学计量(混合溶胶和其他混合物)、纳米结构(尺寸和结晶相)、晶粒尺寸、在具有复杂形状的物体上均匀沉积的厚度、在所有类型的基材上沉积的可能性，无论其性质和粗糙度如何。

可以用不同的溶胶对相同的物品1或基材200重复操作一次及多次这一操作。溶胶可以具有不同的组成和/或浓度和/或粒度，使得可以涂覆不同涂层的连续层或者以组成梯度沉积。这些连续层的沉积可用于例如具有电特性的层(电极和电解质)、具有光学特性的层(低和高折射率)、具有热特性的层(导电和绝缘)、扩散阻挡层和/或具有受控孔隙率的层。

喷涂工艺可以在工业上应用，因为其特殊性和其创新性尤其体现在注入系统，该注入系统可以适用于工业中已经存在的所有热喷涂机；体现在溶胶-凝胶溶液的性质；以及体现在选择等离子体条件以获得具有投射粒子特性的纳米结构涂层

在另一个实施例中，可以提供用于涂覆基材200的表面的系统10。系统10包括：非热等离子体、能够产生等离子体流的出气口、等离子体气体储存器、纳米粒子的溶胶储存器、用于相对于等离子体移动基材200的装置、以及用于蒸发溶胶储存器使得溶胶蒸气可由载流体携带的雾化器。

有利地，系统10包括分别包含加载有纳米粒子的几种溶胶的多个储存器，这些溶胶由于它们各自的组成和/或直径和/或浓度而彼此不同。系统10还可以包括含有用于冲洗、消毒或清洁流体输送系统的溶液的清洁储液器。

载流体和溶胶的流速和体积取决于以下因素中的至少一个因素；混合室内的压力、使用的泵、出口116和气溶胶液滴的尺寸。

气溶胶通过出口116以可以在1巴到5巴范围内的压力离开气体管。腔室15的内部压力优选地处于平衡状态，但优选地处于相对高于系统外部的环境大气压力的压力。

出口116可以是允许将气雾剂引入腔室15的任何形状。例如，出口116可以是圆形、狭缝、正方形、矩形、卵形或任何其他预定形状。可选地，气体管的壁厚可允许形成成角度的出口导管、螺旋导管或任何其他预定结构，其可使气溶胶流体运动，或帮助气溶胶分散到腔室15中。

出口116相对于电极100平面的取向可以在20到160度之间变化，其中90度是指与等离子体区域112垂直。出口116也可以相对于等离子体区域112移位。由此，可以引导汽化溶胶和载流体注入等离子体区域。这种取向可以优化胶体溶胶的注入，从而优化投射到基材表面上的涂层的形成。

优选地，流体储存器是恒温控制的，以便在进入混合室时控制和改变溶胶的温度。可以进行这种温度控制和这种修改以帮助汽化并且还改进可以帮助汽化和/或聚合的溶胶的表面张力。

在另一个实施例中，可使用直接注入系统将气溶胶提供到腔室15中。通过使用该系统10，纳米粒子的稳定悬浮液可直接注入腔室而不是在混合腔室中蒸发并且由载气携带到腔室15。

系统10可以允许将涂层涂覆到物品1上，其中沉积的纳米粒子的尺寸与溶胶的尺寸相同，粒子均匀分布在涂层中，均质状态的保持，以及控制沉积涂层的孔隙率。该系统优选地适于允许大于70wt％的汽化流体沉积到腔室15中。该系统还提供相对低温的涂层以涂覆到物品1，这对于热敏溶胶以及不能经受较高温度或长时间高温的物品1而言是有利的。相对较高的温度可以是100℃或更高。

来自系统10的涂层可以成功地涂覆和沉积到具有承载表面粗糙度的物品1上，同时还保持机械抗性和粘附涂层。

系统10可应用于需要获得纳米结构涂层的一个以上的技术领域。系统10可用于提供相对于纳米粒子分散、涂层厚度和颗粒尺寸(特别是关于附聚颗粒)相对均匀的涂层。包含金属和/或氧化物的涂层可用于制造耐腐蚀的物品1。

耐磨复合涂层的沉积。耐高温涂层的沉积，如耐火材料和复合涂层的沉积。涉及表面相对运动(摩擦学)相互作用的涂层的沉积，例如耐磨复合涂层和/或润滑剂。

涉及能量转化和储存的涂层的沉积，例如：-涉及太阳能光热转化的涂层。为此，可以使用例如呈活性材料堆叠形式的胶体溶胶涂层，例如用于电极和电解质，例如用于固体氧化物燃料电池、电化学发电机，例如铅电池、锂离子电池和例如超级电容器。在另一个例子中，涂层可以进行催化反应，这可以用于生产用于气体净化、燃烧或合成的负载型催化剂。

涂层在例如在汽车、电信、天文学、航空电子和设备领域生物和医学分析中的微机电(MEMS)或微光机电(MOEMS)系统上的沉积。

还可以实现包含纳米结构的涂层的应用，其可以用于制造燃料电池、电子元件和导电膜。

在本发明的优选实施例中，大气等离子体是冷大气等离子体。冷等离子体可以是部分或完全电离的气体，其温度范围为-20℃至100℃。

可用于形成涂层的一部分的纳米粒子可以是金属、金属氧化物、金属合金或其混合物的纳米粒子。任选地，纳米粒子是至少一种过渡金属、其相应氧化物、过渡金属合金或其混合物的纳米粒子。

纳米粒子可选自：银、铝、镁、锶、钛、锆、铬、钨、铁、钴、镍、铂、铜、金、锌、锡、铅、其氧化物、或任何其他预定金属或合金。其他合适的纳米粒子可以包括以下组中的至少一个：二氧化钛、氧化铜、二氧化锆和氧化铝。在另一个实施例中，可以使用的系统选自：金/铂(AuPt)、铂/钌(PtRu)、镉/硫(CdS)和铅/硫(PbS)合金。

一些纳米粒子在性质上可以是微动力学的并且可以由选自下组的前体产生；氢氧化三苯基锡、醋酸三苯基锡、硫酸铊、磺胺嘧啶银、硝酸银、硫甲基三苯基铅、硫酸铜、多硫化钡和前面提到的其他前体或纳米粒子。应当理解，所生产或使用的任何与人的皮肤或组织接触的纳米粒子最好是无毒的，并且最好是无肾毒性的。

用于形成等离子体的等离子体流体选自：氩气、氦气、氮气、氢气、氧气、二氧化碳、空气或其混合物。应当理解，等离子体气体优选地是惰性气体，其不与注入或提供到等离子体区域的单体或纳米粒子的化学反应相互作用。等离子体流体混合物的使用可用于改变在物品1上形成的结构或涂层。例如，可使用具有0.01％至5％范围内的氧浓度的氩气来改变正在形成的涂层。与纯氩气氛或大于99％相比，由氧气和氩气形成的等离子体可允许聚合结构更加多孔或相对更加开放。在一些实施例中，相对于不存在氧气的涂层而言，使用氧气可使涂层具有通道或离散结构，这些通道或离散结构可用于暴露纳米粒子或纳米片的更大表面积。以这种方式形成的涂层可用于增加离子扩散或离子转移，或在某些应用中可用于促进组织生长。所使用的纳米粒子或纳米片可以抑制病原体或延长停留时间，这可能对实验室使用或测试有用。

任选地，溶胶-凝胶还包含可以改变两个表面之间的表面张力的表面活性剂或表面活性剂化合物。这种表面活性剂的一个例子是柠檬酸钠。

根据本发明的用于沉积纳米粒子的方法涉及包含纳米粒子的胶体或悬浮液，其中纳米粒子通过等离子体区域并沉积到物品1的表面上。

利用该系统具有许多益处，例如去除通常是资源密集型的传统湿涂层加工方法。此外，将纳米粒子和/或等离子体聚合单体沉积到基材表面上还可以更好地控制涂层并降低涂层内含有污染物的可能性。此外，利用该系统还可用于涂覆低表面能的物质，否则这些物质可能难以或不可能涂覆。例如，低表面能可能与疏水性或接近疏水性的材料相关，并且可能希望还涂覆具有更低表面能的材料。

涂层可以通过活化低表面能表面的表面来实现，该表面可以是涂层或基材表面，从而提高新涂层或新颗粒的附着力。此外，通过能够更容易地涂覆低能量表面，可以实现更薄涂层的涂覆。这是因为涂层不需要与涂层的其他部分包封或粘合以获得耐用的端部涂层。因此，可以通过系统10实现更薄的涂层，其可以位于一侧或不需要包封基材的纱线或纤维。此外，使用系统10，可以将粒子沉积到具有低表面能的表面上并且可能比传统的涂层方法更真实。这对于通常具有防水性且通常用于个人防护设备领域(例如长袍和面罩)的聚酰胺而言尤为重要。

鉴于上述内容，系统10可用于提供抗菌或抗病原体涂层的更薄涂层，这些涂层也可应用于传统上难以或不可能涂覆的表面。此外，涂层的厚度可以在纳米范围内而不是微米或更大。系统10还可以适于仅涂覆多孔基材的一个表面，而不覆盖或保护所述多孔基材的第二侧，否则使用常规处理方法是无法实现这一目的的。这种涂层技术也可用于面罩、医用长袍、个人防护设备和其他一般一次性的医疗用品。

可以使用任选的表面活化步骤，其将物品1暴露于等离子体中。这可以增加与物品1接触的后续颗粒的粘附力，例如纳米粒子和聚合物涂层。初步的等离子体处理还可以控制涂层(包括纳米粒子)和物品1之间界面的表面特性。

纳米粒子的胶体溶液可以通过本领域已知的任何预定方法制备，并且可以选择性地注入混合室，然后混合室可以与单体和/或载流体混合。

在另一个实施例中，纳米粒子簇可以沉积到物品1的表面上并固定到物品1的表面上，或者嵌入在结合或固定到物品1上的聚合物涂层中。沉积的纳米粒子可以被组织成纳米粒子簇的包，这些纳米粒子簇的粒径通常与初始胶体悬浮液的粒径相同。

纳米粒子在被引入等离子体区域时可以接收电荷，这可以有助于簇形成。簇的优点在于它们可以允许在物品上更集中的释放位置。释放位置可以是可以释放或扩散病原体抑制作用的位置。例如，释放位置可适于扩散或释放可破坏细胞壁或其他病原体结构的离子。

系统10可以适于将包含纳米粒子的溶胶-凝胶注入等离子体区域。溶胶-凝胶在注入等离子体区域之前可以被雾化或蒸发。

该系统可以适于将以下物质中的至少一种注入等离子体区域中：胶体溶胶、胶体溶胶-凝胶溶液和纳米粒子。优选地，沉积的纳米粒子的结构组成和尺寸大小通常与进入等离子体区域之前的纳米粒子相似。

在另一个实施例中，当纳米粒子通过等离子体区域时，可能希望纳米粒子分解，或以其他方式减小结构或尺寸，使得纳米粒子可以分散在涂覆到物品1的整个涂层中。使用这种方法应用纳米粒子可以避免使用稳定添加剂，例如分散剂或表面活性剂，这在应用纳米粒子时在本领域中是常见的。

因此，该方法可以提供将纳米粒子和/或聚合物涂层涂覆到物品1的表面的简化过程。

优选地，涂覆到物品上的涂层本质上是均质的，其中纳米粒子均匀地分散在处理过的表面上。可选地，该系统可以适于将纳米粒子供应到供应到等离子体区域的流体中，使得物品1的预定区域涂覆有纳米粒子而其他部分未涂覆有纳米粒子。

溶胶-凝胶可以提供许多用于获得稳定的纳米粒子胶体悬浮液的物理化学途径。溶胶-凝胶构成的软化学尤其可以利用非常多的无机或有机金属前体合成多种不同的金属氧化物。

溶胶-凝胶还可以例如使用水热或在温和条件下，允许在相同溶胶中合成不同结晶相的无机颗粒。在这种化学中，粒子的成核发生在液体介质中。

混合胶体溶胶可包含纳米粒子的混合物；不同性质的金属氧化物，金属氧化物纳米粒子和金属纳米粒子的混合物和/或由另一种金属氧化物掺杂的金属氧化物纳米粒子。

此外，溶胶-凝胶的纳米粒子的尺寸也可以有助于所述纳米粒子的均匀分布，因为溶胶-凝胶中的纳米粒子可以以均匀的颗粒尺寸或已知范围的颗粒尺寸提供。

优选地，有限地暴露于等离子体不会永久地改变一些纳米粒子的性质，从而允许纳米粒子在涂层内以预期的方式起作用或表现。或者，纳米粒子可以通过暴露于等离子体而永久改变，并且在暴露之后可以被认为是“活化的”。这可允许在物品1的表面或涂层的聚合物部分内发生化学反应或物理反应。例如，一些纳米粒子可以带电荷涂覆或者可以与涂层或等离子体流体形成氧化物或化合物。

如果在等离子体处理之前已经使用了物品1，那么可以任选地清洁希望被涂覆的物品1的表面以去除有机和/或无机污染物，这些有机和/或无机污染物会阻止成功沉积或涂覆在其上表面。此外，清洁制品还可以提高涂层的附着力。可以通过物理、化学、辐射或机械清洁方法对物品1进行清洁。在另一个实施例中，当物品1经受等离子体时可以进行物品的清洁。

溶胶-凝胶法可以包括一系列反应，其中可溶性金属物质水解形成金属氢氧化物。溶胶-凝胶法涉及金属前体(盐和/或醇盐)的水解-缩合，使颗粒在生长介质中易于稳定和分散。

溶胶-凝胶是一种胶体体系，其分散介质是液体而分散相是固体。溶胶-凝胶在本文中还可称为“胶体溶胶-凝胶溶液”或“胶体溶胶”。纳米粒子可以分散并稳定在胶体溶胶中。优选地，溶胶-凝胶形成为纳米粒子的尺寸和纳米粒子的分散具有所需的均质性。

在溶胶-凝胶内可以提供一种以上的纳米粒子，每个纳米粒子都适合于预定的功能。例如，第一纳米粒子可以是杀生物纳米粒子，而第二纳米粒子可以是在物品1的表面反应的反应性纳米粒子。

此外，根据本发明，溶胶-凝胶可例如包含金属的金属纳米粒子，金属选自：金、银、铂、钯、镍、钌或铑、铜，或由这些金属组成的不同金属纳米粒子的混合物。

根据本发明，例如在本文提及的应用中，纳米粒子优选具有1至100nm的尺寸，这主要是为了能够生产薄层或涂层，例如厚度范围为0.1μm到50μm的薄层或涂层。

因为溶胶-凝胶可以包含有机分子以稳定纳米粒子，所以分子可以适于使纳米粒子功能化。也可向纳米粒子提供有机化合物以赋予所需特性。

溶胶-凝胶可以与载流体混合，载流体可以是单体和等离子体气体的混合物。然后可以将混合物注入等离子体区，或分散到等离子体区。优选单体和/或溶胶-凝胶被雾化，从而有助于将单体和/或溶胶-凝胶(或其中的纳米粒子)输送到等离子体区域。此外，雾化还使供应到等离子体区域的混合物的大部分在等离子体区域内成功电离，或者以其他方式使单体更有效聚合。

优选地，溶胶-凝胶、单体和等离子体流体的温度是可调节的，使得外部条件的变化不会影响由载流体携带的单体或溶胶-凝胶的体积。

等离子体的动能和热能用于将聚合的单体和纳米粒子分散到物品1上。可以在物品1的表面上形成具有多个纳米结构沉积物的涂层，聚合物涂层聚合以及将均匀分布的纳米粒子嵌入和/或封装在涂层内。通过使用这种方法，可以避免传统的湿法涂覆工艺，这是有利的，因为这些方法不能提供相对于本发明的纳米粒子的可靠分布。此外，由于可以避免传统的涂覆方法，因此更能保证将所需体积的纳米粒子固定到物品1上。

虽然将纳米粒子涂覆到物品1的本方法具有许多优点，但该方法对于不能经受湿处理方法的制品特别有利。例如，织物、织物和其他基材可以用常规湿涂层方法并通过本文公开的涂覆方法来适当处理，但是使用所述传统方法不能将涂层涂覆到电子设备上。因此，将纳米粒子涂覆到物品的本方法在电子学方面可能具有特别的优势。

在一个实施例中，单体是纳米粒子的悬浮液，使得单体和纳米粒子统称为“溶胶-凝胶”。如本文所讨论的，其他类型的溶胶-凝胶可以与系统10一起使用。任选地，溶胶-凝胶可包含最终涂层组合物的一部分并与一种或多种其他溶胶-凝胶、蒸发流体或蒸发流体混合以形成涂层。

本发明的方法可以在相同的基材表面上使用不同组成、浓度和/或粒度的溶胶-凝胶多次实施。将多于一层涂覆到物品1上可有利地用于提供提供不同功能特性的涂层，或者如果需要层压效果则可有助于提高耐磨性。

在另一个实施例中，该系统可以适于涂覆导电涂层，其中该涂层包括已经通过等离子体处理工艺涂覆的纳米粒子。

可以通过模板和点涂方法来涂覆涂层。点涂可以是聚焦涂覆方法，其可以在物品1上留下“点”或局部涂层或沉积物。点涂方法可以任选地利用模板或其他覆盖物来更准确地将涂层涂覆到物品1上。当物品1相对于模块20发生位移时，模板将阻止或阻挡部分物品被涂覆，这会在物品1上留下模板的印记。

如果沉积美观的涂层，例如光致发光涂层、反射涂层、导电涂层或任何其他可以在预定条件下观察到的涂层，则这点可能是特别有利的。

任选地，可以实现聚焦点涂布，使得在涂覆模板时物品1不会相对于模块20移动。

第一处理可以包括纳米粒子，然后该纳米粒子被不导电的涂层覆盖。这可以允许在服装和其他电子织物中使用导电涂层。此外，还可以使用本文所述的方法形成柔性膜。

电极100的间距可以是任何期望的间距。电极100可以由具有所需直径的平行的、接地的、中空的圆形或椭圆形管构成。优选地，电极100具有均匀的间距，使得在使用期间不太可能发生可能损坏电极100的电晕放电。间距可以具有最大距离，从而可以形成期望的等离子体密度。此外，优选地，电极100包括均匀的直径或横截面积。

看到图5A至5C，示出了可以安装在处理头中的电极的几个实施例。图5A显示了具有圆形芯的圆形电极。电极100的芯102容纳在尺寸与芯102的直径相对应的通道106中。这可以在通道106和芯102之间提供相对紧密的配合，使得在使用时芯102保持在通道内的轴向运动最小。

应当理解，芯102和护套04可以是同心的形状，护套104的外部形状的尺寸设计成大体对应于芯102的形状。在另一个实施例中，形成的芯106具有流体通道108，流体通道108在使用时允许流体通过以冷却电极100。用于冷却核心的流体可能包括：例如，水、惰性气体、氧气、氮气和冷却液。流体也可使产生的等离子体运动，该运动可通过增加或减少通过通道106的冷却流体的流速而改变。

图5B图示了具有矩形芯102的矩形电极护套104。电极100是“刀片”电极，因为电极的长度超过电极的宽度。可选地，电极100可以具有一个或多个允许冷却剂通过的流体通道108。冷却剂可包括惰性气体、水或任何其他预定流体。

图5C示出了可以结合系统使用的电极100的又一个实施例。电极100包括多个冷却通道108。每个冷却通道108的尺寸可以与为电极芯102形成的芯通道106相同。可选地，每个通道106、108可以配有各自的芯102，芯102可以是提供电源以激发等离子气体。应当理解，需要成对的电极100来形成可以形成等离子体的区域。每个通道优选地在电极护套104中均匀地间隔开，在外端的通道具有到外表面的厚度，该厚度等于通道之间的间距。可以根据芯102的几何形状和要形成的所需等离子体使用其他形状和配置。

电极的外表面的形状是“体育场”形状，或更简单地是具有圆形末端的矩形。具有圆形末端可以降低单体和/或颗粒在电极100上积聚的可能性，并且还可以降低来自系统的潜在不利流体流动。优选地，电极100成形为促进流体流向待涂覆的物品1。

参照图6，示出了具有第一涂层210的基材200，第一涂层210是病原体抑制层，赋予抗微生物特性或病原体抑制特性。第一涂层210可以包括分散有纳米粒子的聚合物，其选自：钛、铝、锌、金、银、铯、铜、钙的硫酸盐、锶、钡、硫化锌、硫化铜、二氧化钛和钡沸石、黄铜、云母、滑石、高岭土、莫来石或二氧化硅、它们的氧化物和任何其他预定的无机或有机纳米粒子。此外，铅或汞化合物也可能有一些用途，具体取决于应用。基材上的第一涂层210的厚度可以在5nm到200nm的范围内，但是如果需要，可以根据基材的速度和模块20的沉积速率涂覆更厚的涂层。纳米粒子可以是接近纯的金属(纯度大于95％，或更优选纯度大于99％)、金属合金或任何其他上述金属的硫化物或硫酸盐。

涂层210可以是聚合物涂层，其通过等离子体聚合工艺形成并且可用于嵌入以将纳米粒子固定到物品。涂层210将具有上表面212和将与物品1接触的下表面214。第一涂层210的上表面如果沉积在第二涂层220上则可直接接触第二涂层220。类似地，第二涂层220也具有上表面222和下表面224。物品1包括上表面202和下表面204，上表面涂覆有第一涂层210。应当理解，物品1的一个以上的表面可涂覆有第一和/或第二涂层。

其中涂层接触、结合物品1或与物品1反应的表面被称为界面。类似地，第一涂层和第二涂层之间的表面也可以称为涂层之间的界面。由于可以向物品1提供任意数量的涂层，因此每个邻接涂层可以具有各自的界面。

涂层的聚合物可以是功能涂层，或者可以仅用于将纳米粒子固定到物品1上。任选地，在进行等离子体处理之前，物品1上或物品1中包含一种或多种纳米粒子。虽然第一涂层和第二涂层的厚度通常相同，但第一涂层和第二涂层可各自具有预定的厚度。此外，虽然涂层210、220示出为大体线性的，但是可以通过任何期望的方式对涂层进行蚀刻，使涂层呈波浪形或具有纹理。可选地，可以使用模具、热处理或进一步的等离子体处理来纹理化一个或多个涂层的表面。对涂层表面进行纹理处理可以改善以下至少一项：另一待涂覆的涂层的附着力、抓握性、手感、柔软度、表面保持力或涂层的任何其他预定特性。

参照图7，显示了物品1的另一个实施例。该物品是基材200，基材200包括具有纳米粒子的第一层210和作为功能涂层的第二层220。第一层的纳米粒子的离子可以适于通过第二层释放、转移或扩散，使得第二层的表面可具有病原体抑制作用。第二层220可以是可用于减缓离子从第一层210扩散的保护涂层，或者可以是功能层，提供以下至少一种功能化；阻燃、紫外线吸收、自清洁、疏水、亲水和/或抗菌。也可以应用本领域已知的其他功能化。

参考图8，示出了具有纳米粒子的第一涂层和不具有纳米粒子的第二涂层的基材200。第一涂层210和第二涂层220可以使用模板来涂覆，模板覆盖物品1的一部分，在这种情况下物品1是基材200，使得可以涂覆期望的涂层，并且模板可以被移除并且用第二模板代替，第二模板可以是第一模板的底片，这样第一涂层之间的任何间隙或间隔都可以用第二涂层填充。通过这种方式，第一涂层和第二涂层可以被涂覆在基本相同的平面内。或者，不需要第二模板并且将第二涂层220涂覆在第一涂层210和基材200上。这可以在第二涂层的上表面上引起起伏或表面纹理。第一涂层210的纳米粒子216可以是导电纳米粒子，或者可以用围绕它的聚合物形成导电涂层，从而可以允许电流通过。这种涂层可用于柔性电路、电子服装或其他导电目的。可选地，第二涂层216也可以包括纳米粒子226。这种类型的涂层可能是有利的，因为可以用可以选择性地提供功能的可变涂层处理制品1。

图9示出了物品1的另一个实施例，其是具有第一和第二涂层210、220的基材200。第一涂层210被直接涂覆到基材200上，第二涂层220被涂覆到第一涂层的上表面上。第一涂层210和第二涂层220中的每一个都包括纳米粒子216、226，它们可以是相同或不同的纳米粒子。如果纳米粒子216、226相同，则用于将纳米粒子固定到物品1表面的聚合物可以不同，具有任选的相应功能特性。形成多层涂层也可用于形成叠层，叠层可作为纳米粒子离子扩散的屏障，或可用于转移、减慢或抑制离子或纳米粒子在涂层之间反应或扩散的速率。第二层的下表面可以化学或机械地结合到第一涂层的上表面。

可选地，可以在一层或多层之间设置底漆或中间层，其有助于结合等离子体处理或由等离子体形成的涂层。底漆也可用于影响物品1的上表面处的化学反应，从而可以获得所需的性能。例如，底漆可用于改善物品与第一涂层1之间的结合。在另一个实例中，底漆与涂层之间的化学反应可增加或降低具有涂层的物品的刚度。通过使用其他底漆或腔室15内的当地大气条件，可能需要并应用其他特性。

在另一个实施例中，可以蚀刻涂覆到物品1上的涂层以露出大量沉积在基材上的纳米粒子。在又一个实施例中，可以在接收涂层之前或在涂层过程中蚀刻物品1。蚀刻可以帮助沉积纳米粒子，并且可以提供凹槽，其中纳米粒子或涂层可以以相对较大的厚度沉积在该凹槽中。

在用等离子系统10处理物品1之前，可将其他物理或化学气相沉积工艺应用于物品1。因此，该物品可以接收多个涂层，其中将这多个涂层涂覆到到物品1的不同区域，或可将这些涂层分层或以其他方式层压到物品1上。在另一个实施例中，可在涂覆聚合物涂层之前沉积纳米粒子或纳米片。在聚合物涂层之前先涂覆纳米粒子或纳米片可涂覆更高浓度的纳米粒子和相对更薄的聚合物涂层。通过这种方式，纳米粒子可至少部分露出，或从聚合物涂层的表面突出。因此，使用该方法可以增加离子扩散速率，这对于病原体抑制治疗可能特别有用。任选地，可以使用蚀刻步骤来暴露沉积的纳米粒子或纳米片的至少一部分，这可以改善离子的扩散，从而改善具有所述涂层的基材的病原体抑制能力。

在至少一个实施例中，优选地，至少一个涂层具有病原体抑制纳米粒子，使得该涂层可用于破坏、抑制、杀死或以其他方式使与涂层表面接触的病原体失活。

在一个优选的实施例中，病原体抑制涂层包括铜和/或银作为病原体抑制材料。已经观察到银和铜对细菌有影响，银离子和铜离子通过与反应基团结合来使目标细菌中的蛋白质变性。这种结合会导致病原体沉淀和失活。银也被证明可以抑制酶和代谢过程。阳离子物质被静电吸引到带负电的细菌细胞壁。阳离子抗菌肽已被证明对目标细菌调节机制具有抑制作用。

因此，本发明还提供了一种组合物，该组合物包含用作抗病原体剂的上述纳米粒子。纳米粒子可以适当地配制在合适的载体、涂层或溶剂中，例如水、甲醇、乙醇、丙酮、水溶性聚合物粘合剂，例如聚醋酸乙烯酯(PVA)、环氧树脂、聚酯等，以及偶联剂、抗静电剂代理。可以使用生物材料的溶液，例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)或模拟生物流体(SBF)。

药剂的应用可通过以下任一方法实现；喷涂、电喷涂、浸渍、等离子涂层和等离子聚合。可以使用其他工艺来获得合适的涂层。

作为防护服的制品可由任何合适的纤维或织物制成，例如天然或人造纤维。天然纤维包括棉花、羊毛、纤维素(包括纸材料)、丝绸、毛发、黄麻、大麻、剑麻、弹性材料、木材、竹子。人造纤维包括聚酯、人造丝、尼龙、

莱赛尔

聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(羧基苯氧基)磷腈PCPP、玻璃纤维(玻璃)、陶瓷、金属、碳。衣物可以选自：面罩(外科口罩、呼吸面罩)、帽子、头巾、裤子、衬衫、手套、裙子、连衣裤、手术服(磨砂)等。这种衣服可以特别用于控制感染很重要的医院。

根据另一个实施例，提供了一种减少和/或预防病毒传播的方法，包括将如上定义的纳米粒子组合物涂覆到过滤器上。纳米粒子组合物的应用可以通过等离子体处理或等离子体聚合工艺来实现。

参照图6至图9，示出了物品1的实施例，其示出为基材200。基材200可以是薄膜、织物、织物或任何其他所需的大体平坦的表面。病原体抑制层可以通过系统10涂覆到基材200上。病原体抑制层可以是例如第一涂层210或第二涂层220。虽然优选用涂层处理平面表面，但涂层可以涂覆到不规则或有纹理的表面或三维物体，例如电子设备或电子设备的外围设备。可以将多于一层的涂层涂覆到物体或基材1的表面以产生所需的功能性或病原体抑制处理。

织物或织物可以包括以下至少一种：尼龙、聚酰胺、人造丝、聚酯、PP、PET、PE、芳纶、丙烯酸、丙烯酸酯、纸、羊毛、丝绸、棉、亚麻、

莱赛尔

玻璃纤维、玻璃、机织织物、非织造织物、针织织物、编织织物、绝缘材料、合成材料和纤维、天然材料和纤维、有机材料或任何其他可能适用于服装、PPE、面罩、过滤器、窗帘、床上用品、墙壁覆盖物的材料,和软垫产品。应当理解，织物是由纱线、长丝、股线或纤维形成的基材200，这些纱线、长丝、股线或纤维以规则或有序的方式互连(机织或针织织物)或在非织造织物的情况下粘合在一起。这些织物在纤维、纱线、长丝或股线之间具有孔隙或间隙，这使得这些织物具有透气性，这是服装以及许多过滤装置和介质非常需要的特性。

织物的间隙和孔也可以增加织物一侧的总表面积，因此涂覆到织物上的病原体抑制层也可以具有通常更大的表面积，这可能有利于捕捉或抑制病原体。病原体抑制层还可形成为使得总表面积增加或具有至少一种纹理以与更有效地抑制病原体相比增加表面积。病原体抑制层可以具有可变的厚度以允许不同的病原体抑制应用或病原体抑制潜力的时期。例如，与较薄的病原体抑制层相比或与包括分散纳米粒子的常规涂层相比，相对较厚的病原体抑制层可以允许较长时间的破坏病原体。

虽然事实证明银和铜提供此类变性作用，但其他无机材料也可具有许多可用益处，包括自清洁、自灭菌、杀生物、病原体抑制、病原体杀灭或微动力作用。

可以使用的其他金属和无机材料可以选自：钛、铝、锌、金、铯、铜；钙、锶、钡的硫酸盐；硫化锌；硫化铜；二氧化钛和钡沸石；云母；滑石；高岭土；莫来石或二氧化硅。此外，铅或汞化合物也可能有一些用途，具体取决于应用。沉积的金属的平均直径可以在0.01到200微米之间，优选在5到100微米的范围内。

接受金属涂层的织物可以是无机颗粒，其具有金属或金属化合物的第一涂层和二氧化硅、硅酸盐、硼硅酸盐、铝硅酸盐、氧化铝或其混合物的第二涂层。

无机颗粒，即核材料可以是钛、铝、锌、铜的任何氧化物；钙、锶、钡和铅的任何氧化物。可选地，如所建议的，材料可以是硫化物或硫酸盐。优选可以使用接近纯的金属或金属合金来形成用于病原体破坏层的纳米粒子。然而，还应当理解可以使用其他化合物，例如硝酸银(AgNO₃)或二氧化钛(TiO₂)。

术语“病原体破坏层”将在本文中用于描述已经通过等离子体方法或等离子体聚合方法沉积的材料。该材料可包括上述任何无机材料，并用于杀死、破坏、抑制或以其他方式破坏与沉积表面接触的病原体，或从沉积表面释放的离子。

病原体破坏层可通过化学气相沉积、物理气相沉积或溶胶凝胶沉积或其组合沉积到基材上。病原体破坏层可以是第一涂层，和/或第二涂层，和/或涂覆到物品1上的另外的涂层。

将病原体抑制层涂覆到基材200上可以提供增强的病原体抑制基材。此外，病原体抑制层织物和病原体截留或污垢/化学物截留过滤介质的组合提供了多种功能，包括但不限于；病原体控制、化学控制和污垢控制，同时在使用时保持低压降和高水流量。这对于空气过滤、水净化和过滤以及其他流体捕获和清洁应用可能特别有用。这也可能特别用于实验室提取系统和个人防护设备、面罩和衣服。

此外，由于涂层可用于对面罩的表面进行一般消毒或去污，因此在医疗环境中使用的以前一次性使用的面罩或罩衣可多次使用，不会出现过滤性能下降或严重下降，也不会出现任何安全性问题或安全性的明显下降。这对于季节性流感、感冒、COVID毒株或任何其他病毒过滤装置的口罩特别有利。

过滤介质可以是能够过滤、保留或捕获移动到与过滤介质相同的平面中的颗粒的任何基材。过滤介质可带正电荷或负电荷以吸引相反电荷的颗粒。此外，过滤介质可以是非织造材料或大体上多孔的材料，其可以让所需的流体通过同时捕获污染物或其他颗粒。病原体抑制层可以直接涂覆到过滤介质上或可以与过滤介质结合以形成物品1。应当理解，在一些实施例中，物品1可以是过滤介质，过滤介质上涂覆有至少一个突出，其中涂覆的涂层是病原体抑制层。

病原体抑制层和过滤介质的组合可能是需要的，因为过滤介质可用于捕获和保留病原体以允许病原体抑制层可在有效的时间内杀死、破坏、抑制或毁灭捕获的病原体。此外，对于某些应用而言，例如过滤面罩，优选纤维之间的间隙或过滤材料的孔径尽可能大，以获得所需的透气性。然而，具有较大的间隙或孔径可能会降低物理捕获颗粒的可能性，因此带电纤维可用于将颗粒吸入过滤介质并保留颗粒。

在另一个实施例中，可以提供过滤基材或过滤介质。过滤介质可以包括涂有银或铜的织物，其上涂覆有至少一种功能处理。应当理解，本文提到的任何病原体抑制沉积物都可以应用于过滤介质。任选地，可包括可用于过滤和/或捕获污垢的膜，和/或化学截留膜，和/或病原体截留膜，或其组合。膜可以设置在基材和涂层之间，例如将涂层直接涂覆到膜上。膜可以与基材200一体形成或者可以固定或粘附到基材200上。

此外，在至少一个优选实施例中，本发明涉及涂覆有银沉积物(或其他杀生物材料)的织物的用途。该织物可用于形成保留病原体的过滤介质，用于提供病原体杀灭功效增强的过滤介质以及用于病原体破坏或病原体抑制的防护设备。

因此，本发明的优选实施例提供了包含微生物杀灭膜的过滤介质。微生物杀灭膜包括沉积有至少一种病原体或微生物破坏膜的织物。优选地，过滤介质不包含可能会使织物或膜的孔或间隙堵塞的粘合剂层或粘合剂糊剂。

如果基材200是非织造材料，则非织造材料可以是随机排列、高度分散并在长丝连接处粘合的连续长丝聚酯或聚丙烯纤维的片状结构。纺粘聚酯的化学和热性能本质上与聚酯纤维相同。纤维的纺粘结构提供了多种物理特性的组合，例如高拉伸和撕裂强度、无散边、优异的尺寸稳定性、无介质迁移、良好的耐化学性以及可控的阻滞性和渗透性。纺粘聚酯或聚丙烯织物在各个行业中用作覆盖物(例如，医用罩衣或口罩)或支撑材料。这些也可用于医疗行业，也可用于其他个人防护设备或一次性产品。

纺粘聚酯或聚丙烯织物包括直的或卷曲的或聚丙烯聚酯纤维，其赋予织物不同的过滤和其他一般性能特性。据悉，卷曲纤维提供柔软性、贴合性和更大孔隙率的特性，而直纤维产生刚度、更紧密的结构和更精细的捕集。

本发明的病原体抑制层可提供可降低病原体活性并由此降低潜在危险病原体在表面上持续存在的表面。例如，Sars-COV-2病毒已被证明可以在某些表面上停留数天，当病毒暴露在处理过的织物上时，其停留时间可能会减少到5到60分钟之间。优选地，在60分钟后，高达99.9％的暴露于表面的病原体被灭活。

任选地，如果基材包括纤维，则基材200可以在纤维结构内形成有至少一种抗菌或抗病原体化学品或纳米粒子。例如，基材200的纤维除了还包括除了病原体抑制层外同样可以释放离子的银或铜纳米粒子。

在一个实施例中，纳米粒子可形成连续涂层或膜的至少一部分，其可符合基材10的一般表面形貌。纳米粒子可被保护、覆盖或在沉积后对其涂覆功能涂层，这有助于减少纳米粒子从基材10上脱落下来。功能涂层的特性可以包括以下至少一种：阻燃、紫外线吸收、自清洁、疏水、亲水和/或抗菌。也可以应用本领域已知的其他功能化。

病毒传播的减少和/或预防可以定义为在暴露于处理过的织物后已知浓度的病毒的传染性病毒滴度减少至少99.9％。优选地，传染性病毒滴度的减少至少为99.9％、99.99％或99.999％。病毒暴露于处理过的织物后病毒的灭活证明了病毒传播的减少和/或预防。

在其他实施例中，纳米粒子可以适当地配制在合适的载体、涂层或溶剂中，例如水、甲醇、乙醇、丙酮、水溶性聚合物粘合剂，例如聚乙酸乙烯酯(PVA)、环氧树脂、聚酯等，以及偶联剂、抗静电剂。也可以使用生物材料的溶液，例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)或模拟生物流体(SBF)。溶液中纳米粒子的浓度按重量计可以在0.001％至约20％的范围内。然后这些纳米粒子可以形成可以涂覆到基材10上的涂层。

在另一实施例中，物品1可包括多于一个病原体抑制层，其可释放离子以抑制病原体。允许多种病原体抑制离子存在于表面以更有效地抑制病原体可能是有利的。

在进一步的工艺中，物品1可以在经系统10处理之前通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)工艺进行处理。等离子体增强PVD或CVD工艺也可以使用(如果需要用到的)，并且在本文中仅称为“PVD”和“CVD”。通过PVD或CVD方法涂覆的材料可以是薄膜的形式，也可以是大致均匀的涂层。

因此，本公开预期了一种用于涂覆PVD或CVD膜的方法。在该处理期间，电极100从具有PVD/CVD涂层的物品1相对移位，从而防止或以其他方式限制不利的等离子体条件。例如，在存在导电材料或表面的情况下可能会形成电晕放电或其他可能损坏物品1的等离子体。

使用上述方法涂覆薄膜的主要优点是涂层的总厚度可以在纳米级到微米级，并且可完全用不到粘合剂，因为粘附性是蒸气冷凝到可提供原子键合的基材上的一种特性。这也可以有助于减少复合材料或多层结构的层之间的距离，从而使带静电的材料在与PVD/CVD膜或涂层和/或抗病原体涂层中的至少一种组合时相对更有效。另一个优点可以是允许形成相对更薄和更灵活的结构，因为粘合剂可能会降低所形成结构的整体性能。虽然注意到粘附性取决于接触的两种材料的机械性能，但气相沉积的使用可以提供至少一个弱粘合，该粘合可以通过另一涂层或处理来封装或保护，例如可以由系统10涂覆的涂层来封装或保护。粘合也可能受到蒸气与基材的相对接触角以及蒸气温度和冷凝速率的影响。

涂覆到物品1的膜的金属纳米膜形态也可以对许多特性发挥重要作用，例如抗病原体特性、导电特性、表面粗糙度、反射率、美学特性等。因此，系统10可用于涂覆涂层，该涂层可保护通过PVD/CVD工艺涂覆的膜或涂层，这还可有助于降低膜的一种或多种其他性质的氧化或化学变化的速率。来自系统10的等离子涂层可以赋予其他特性，例如疏水涂层。通过系统10涂覆较薄涂层的明显优点在于涂覆的膜的发射率特性几乎不会受到添加的保护涂层的影响，或者通常观察不到膜的发射率有受到任何影响。通过这种方式，可以产生优异的反射率和低发射率的表面，这是本领域目前的工艺无法实现的。

此外，由于PVD、CVD和系统涂层方法都可以作为一侧涂层(即不浸渍或以其他方式通过处理包封)应用，所描述的方法可能具有主要优势，用于将所需的特性赋予基材的一个表面，同时在沉积或涂覆之前使基材的第二表面大体相同。这样的方法在本领域中是不可用的，更不用说用这种相对薄的涂层厚度来涂覆。

任选地，可以以任何期望的配置涂覆多层膜和等离子体涂层。等离子体涂层也可以在PVD或CVD处理之前涂覆，从而可以获得改进的粘附力，或者可以在用金属膜或涂层沉积之前将保护涂层涂覆到基材上。任选地，PVD或CVD涂层夹在两个等离子体涂层之间，并且可以用作电子织物或其他所需导电材料的导电层。

沉积的膜也可以通过涂覆的等离子涂层蚀刻。这种蚀刻涂层可以用等离子流涂覆以聚焦蚀刻位置，或者用模板涂覆。可以使用其他蚀刻技术来选择性地蚀刻金属膜的至少一部分。蚀刻可以通过涂覆到金属膜上的溶胶-凝胶来实现，该金属膜可以包含有机或无机纳米粒子。任选地，可以使用金属膜之上和之下的层来蚀刻所涂覆的金属膜。蚀刻也可以通过等离子体蚀刻工艺来实现，该工艺可以将纳米材料暴露在基材上的至少一层涂层内。蚀刻也可用于对基材的表面进行改性或基材上的涂层以改变基材的功能。例如，蚀刻可以增加基材的亲水性。应当理解，表面改性也可以赋予基材或其上的涂层其他所需的功能。其他暴露方法可以包括化学蚀刻，或者可以使用化学腐蚀来暴露至少一种纳米材料。在另一实施例中，可使用研磨工艺来研磨或粗糙化表面以增加所涂覆涂层的表面积，或暴露其中的纳米粒子或纳米片。蚀刻还可用于促进目标区域中细胞或组织的生长，因此可用于愈合或医学应用。

任选地，可以向基材200涂覆一层以上的相同材料的涂层，其中第一涂层涂覆到基材上表面，第二涂层涂覆到第一涂层210的上表面212。或者，第一和第二涂层210、220可以涂覆到基材200的上表面和下表面。很明显，在这两种极端情况下，继续沉积，将形成材料相同但纳米级结构和形态非常不同的模，因此具有非常不同的特性，例如密度、粘附行为等。任选地，病原体抑制层可以设置在自清洁层之下，使得物品1的表面可以自清洁(例如去除油渍)并抑制接触物品表面的病原体。

例如，自清洁TiO₂或AgNO₃层可以涂覆在病原体抑制层上，例如包含铜或银离子的层。来自银或铜层的离子可能会扩散到自清洁层的上表面，并为细菌、微生物、病毒或其他生物物质创造不利的环境。或者，自清洁涂层可以是涂覆到提供自清洁涂层的物品1的初级涂层。涂层暴露在阳光下时可能与水反应生成羟基自由基。这些自由基可能会分解吸附在涂层表面的有机分子和微生物。可以将诸如水的流体涂覆到涂层上，该涂层可以被吸收并且可以去除或基本去除表面上的灰尘、污垢、油和其他污染物。也可以涂覆其他自清洁涂层，并且可以具有不同的活化或清洁反应，但是应当理解，系统10可以涂覆任何自清洁涂层。

自清洁涂层可应用于服装、医疗器械、经常接触的物品、车辆、飞机和公共设施。可以将多个涂层涂覆或重新涂覆到物品1上，使得期望的特性可以去除污垢、污渍、油或其他预定污染物。

应当理解，当粒子直径小于约20nm时，使用磁性纳米粒子或涂层形成病原体抑制层可表现出超顺磁性。因此，粒度的管理可以具有超出病原体抑制特性的应用，或者可以补充所述病原体抑制特性。例如，电子设备可能对超顺磁性有特殊用途。

本发明的物品1还可用作空气或水过滤介质。这些过滤器可用于净化流体或捕获流体中不需要的污染物。过滤介质优选由具有病原体保留介质和病原体抑制层中的至少一种的基材形成。任选地，该实施例中的病原体抑制层可以是膜或沉积/涂覆到用于过滤介质的膜上。任选地，膜可以是包括基材200和通过等离子体聚合工艺形成的至少一个涂层的物品1。

在另一个实施例中，物品1可以是防护屏障，例如罩衣、墙壁覆盖物、悬垂物、窗帘、片材或用于形成对环境的屏障或屏障以减少或抑制流体或流体中的颗粒，例如病原体渗透。

病原体保留介质可用于通过提供物理屏障或提供可吸引和捕获病原体的静电荷来捕获病原体。这是因为病原体带有电荷，电荷可以被带静电的基材吸引。至少一种病原体保留介质可以包括在物品1内，并且还可以包括可以是病原体抑制层的涂层以允许物品1捕获病原体然后抑制或破坏病原体。应当理解的是防护屏障和过滤介质可以由相同的基材和涂层构成。因此，本文对术语“过滤介质”的引用也可指“防护屏障”。可以被病原体保留介质捕获的任何病原体可以被来自涂层中纳米粒子的离子杀死或抑制，或者被涂层的化学作用(如果它是杀病毒的或杀生物的)杀死或抑制。

过滤介质还可以包括污垢或化学保持过滤介质，用于在较大颗粒与病原体抑制层相互作用之前捕获较大颗粒，以减少过滤器的可能出现的生物污染。术语“生物污垢”在本文中是指微生物在病原体抑制层或与过滤介质相关的另一涂层的表面或孔上的积聚。

在另一个实施例中，可以提供一种过滤介质(未示出)，该过滤介质包含至少两个带有或不带有病原体抑制层的膜。膜也可适用于限制流体的流动。每个膜可以与基材200或病原体抑制层粘合。用于固定基材和膜的粘合剂可能会降低膜的机械性能，因此可能不利于使用。然而，将膜和基材200热结合在一起可以克服这些缺点。此外，可以将非织造中间层(未示出)用作粘合层以减少对过滤介质膜的不利影响。

任选地，过滤介质可以限制沿第一方向的流体流动并促进沿第二方向的流体流动。通过这种方式，过滤介质可以是双向过滤介质，其可以插入到传统的过滤器滤芯或其他过滤器保持装置中。例如，过滤膜可用作水净化过滤介质或可安装在空调单元内的过滤介质。过滤介质的其他应用可包括呼吸装置、面罩、储水罐、泵、供应管线、净水装置家具用纺织品、地基、土工织物或需要过滤和病原体抑制的其他应用。

在一个实施例中，过滤介质可以是空气过滤器。空气过滤器可用于去除空气中的污染物，这些污染物通常是指固体颗粒。空气过滤器通常用于潜水空气压缩机、通风系统和任何其他对空气质量很重要的情况，例如空调装置。空气过滤器包括在封闭空间(例如建筑物或房间)中过滤空气的装置，以及用于处理病毒材料的装置或腔室。因此，其他具有保护功能的物品(例如窗帘或纱窗)也可被视为空气过滤器。

空气过滤器可由纸、泡沫、棉过滤器或纺丝玻璃纤维过滤器元件组成。或者，空气过滤器可以使用带有静电荷的纤维或元件。机械空气过滤器有四种主要类型：纸、泡沫、合成材料和棉。物品1的任何所需基材可带正电荷或负电荷。由于大多数病毒通常带负电，基材可以带正电，使得基材或其纤维可以通过病原体抑制层的离子吸引病毒并捕获病毒以被抑制或破坏。这也是有利的，因为带电纤维可以允许形成更开放、因此更透气的基材，该基材可以通过不仅仅是物理手段来捕获颗粒，包括病毒。

在另一个实施例中，两个或更多个基材10可以层压在一起。每个相应的基材在层压之前可以具有独特的构造。所得物品1可以是适用于医疗过滤应用的构造，例如用于罩衣、外科口罩、窗帘等。多层基材(带或不带涂层)的层压可用于多种应用，并可允许包含不同结构和组成的多个病原体抑制层。可以层压两个以上的基材以提高过滤性能或改进消毒性能。应当理解，本文中的术语“消毒”是指通过抑制、捕获、杀死或以其他方式破坏病原体从表面清洁或去除所述病原体。消毒可能需要几秒钟到几小时，具体取决于病原体破坏层的特性和病原体破坏层的年龄或表面形貌。

在另一个实施例中，物品1可以是屏障，其包括一个或多个基材200和基材200上的至少一个涂层。每个相应的基材200可以具有可用于任何所需功能目的的独特构造，例如疏水性、亲水性、带静电、病原体抑制或任何其他预定功能。类似于上面提到的层压制品，物品1可以是适用于阻隔应用的构造，所述阻隔应用可以包括用于罩衣、外科口罩、窗帘等。多个基材，其上可分别具有一个或多个相应涂层，可用于多种应用，例如形成防护屏障。防护屏障可用于多种应用，例如用于；罩衣、窗帘、床上用品，或用于为环境创造任何其他所需的屏障。可以使用一种以上的基材来赋予所需的过滤，或改进物品1的过滤性能或改进消毒性能。

因此，本发明提供了更有效的用于空气或液体过滤的消毒过滤介质。过滤器可形成为提供任何所需的特性，例如使用时的低压降和高流速。优选地，基材可具有透气性，允许小于4mm H₂O/cm²的压差通过基材。优选地，任何过滤材料都用病原体破坏层处理。虽然织物可以包括至少一层病原体破坏层，但可以使用任何数量的病原体破坏层。每个病原体破坏层可以由相同的材料或相同的病原体抑制或病原体杀灭材料形成。堆叠布置或堆叠构造可与织物一起使用，其可用于杀死、过滤、捕获、减少运动，抑制、破坏或干预病原体进入人的呼吸系统。

纳米粒子的使用对于许多应用可能是不利的，因为通过常规方法涂覆的基材和纳米粒子之间的键能相对较弱，因此在使用中会发生浸出。浸出银或其他无机纳米粒子会产生许多问题和环境影响，以及对佩戴者的健康产生影响。例如，浸入水系统的银会增加藻华并导致生态系统失衡，或者银的消耗会导致银中毒，从而导致皮肤永久性变色。因此，相对于本领域已知的常规溶液浸渍或填充方法或热粘合方法，纳米粒子在聚合物基质内的应用可用于增加基材和沉积的纳米粒子之间的整体粘合强度。

如上文关于至少一个实施例所述，过滤介质可由任何合适的天然或人造材料制备。优选地，过滤器由可捕获任何预定尺寸的颗粒的一般多孔材料形成。

聚酯纤维可用于制造用于过滤装置和过滤介质的网状结构。聚丙烯或与棉混纺的聚酯可用于生产过滤介质。其他纤维也可替代混纺制品1中的棉。称为微纤维的微小合成纤维可用于多种类型的HEPA(高效微粒空气过滤器)过滤器。高性能空气过滤器可以使用涂油的棉纱布层。

或者，过滤器可用于过滤液体。这种过滤器可以由如上所述的任何合适的纤维组成。用于过滤液体的过滤器可用于过滤人类或动物饮用的可饮用液体、一般家庭用水、医用流体，例如血浆或盐水溶液，或注射用药物制剂，或其他可能与患者接触的生物液体。

根据另一个实施例，可以提供一种由纤维组成的防护服，其中所述纤维涂覆有如上定义的纳米粒子的组合物。个人防护服可以是可以利用本发明的物品1或可受益于涂层或处理的衣物，其中利用等离子体工艺涂覆涂层或处理，以形成病原体抑制层。例如，个人防护服可以是面罩。这种面罩可以覆盖使用者的整个面部或其一部分，适当地覆盖佩戴者的鼻子和/或嘴巴的外部区域。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种面罩或过滤器，该面罩或过滤器由通过等离子体处理方法涂覆有病原体抑制层的纤维非织造材料构成。病原体抑制层可以是具有粘合或固定在一起的一个或多个层以形成物品1的复合材料。物品1可以形成面罩或过滤器的至少一部分。任选地，还可以将凝胶、乳膏或其他溶液施用于物品或具有涂层的物品，所述涂层包含病原体抑制离子(例如银或铜的纳米粒子)，其可用于杀死或降低至少一种病原体的活性。例如，使用氧化锌(ZnO)和二氧化钛(TiO₂)的混合纳米粒子来减少和/或防止病毒传播。本发明的此类混合纳米粒子也可用于上述方法中，或用于上述过滤器中，或用于上述防护服制品中。

在另一个实施例中，提供了一种制备过滤器的方法。过滤器可用于以下至少一种用途：空气过滤和水过滤。该方法包括将涂有银或铜的基材200与热粘合层热粘合，热粘合层任选地包括病原体保留介质，例如非织造材料。热粘合可以通过以下至少一种工艺进行；压延、带式压延、热风热粘合、超声波粘合、热粘合、层压和高压釜工艺。

如果物品1将用于形成服装，则该服装可以选自面罩(外科面罩、呼吸面罩)、帽子、头巾、裤子、衬衫、手套、裙子、连衣裤、手术服等。这种衣服在控制感染很重要的医院中可能特别有用。here

优选等离子体温度低于待处理物品的熔化温度，或者物品1暴露于等离子体的时间不足以使物品1熔化或塑性变形。病原体破坏层的涂覆可以任选地在物品1暴露于模块20的等离子体之前，或者可以在物品1在模块的处理区域内时涂覆。优选地，电极100设置在物品1的一侧，并且物品不在形成等离子体的电极100之间。

还公开了一种用薄的杀生物涂层涂覆纳米纤维织物的方法。该方法包括沉积杀生物材料例如膜或涂层的步骤，从而产生纳米粒子涂覆的物品1。

在一个实施例中，该方法包括将物品定位在处理模块的相对下方的步骤；净化物品和处理模块之间的局部气氛；向处理模块的电极区域供应等离子体流体，该电极区域包括两个或更多个电极；点燃等离子气体以在电极区形成等离子；并且将单体和纳米粒子中的至少一种提供给电极区域中的等离子体，使得单体通过等离子体聚合并且纳米粒子通过单体在物品上形成涂层时的聚合而固定到物品上。

在另一个实施例中，溶胶-凝胶中的纳米粒子是无机铜盐。术语“无机铜盐”包括相对不溶于水的无机铜化合物。无机铜盐是离子铜化合物，其阳离子与其他无机物质的阴离子一起形成该化合物。当此类盐靠近水时，这些化合物通常会释放铜离子(Cu+或Cu++)。具有低水溶性，即小于100mg/L和小于15mg/L的铜盐是可取的。这种理想的铜盐包括卤化铜、氧化亚铜和硫氰酸亚铜。

术语“铜阳离子释放”通常是指将铜阳离子从由官能化剂悬浮的金属盐提供到微生物当前所处的环境中。在一个实施例中，例如当铜离子从卤化铜颗粒中溶解时发生释放。在另一个实施例中，释放由功能化剂例如PVP介导。PVP形成铜阳离子的复合物，直到它与微生物接触并将阳离子移动到其外部环境中。任何数量的机制都可以导致铜阳离子的释放，并且本发明不限于任何机制。此外，潜在的抗菌作用是从卤化铜颗粒中释放阴离子，例如，三碘阴离子(I 3-)是一种已知的抗菌剂。

不同的盐具有不同的水溶性并且可用于利用涂层赋予抗病原体特性的所需释放曲线。例如，可以将氯化钠、碘化锌、柠檬酸钠、乙酸钠和乳酸钠添加到包含硝酸银的涂层中以产生包含水溶性盐的涂层。通过调整组合物中具有不同溶解度的盐的比例，可以改变抗病原体的释放速率以随时间提供更短或更长的释放曲线。这些盐材料在用作可穿戴物品1或与可穿戴物品1一起使用时可能具有益处。

在另一个实施例中，银盐溶液可以转化成气溶胶，然后可以气溶胶其输送到等离子体区域。来自盐的银分子可以被分级并且元素银纳米粒子可以沉积到物品1上。“银纳米粒子”是指主要由银金属组成并且具有约1微米或更小的粒径的粒子。纳米粒子中的银可以以其一种或多种氧化态存在，例如Ag⁰、Ag¹⁺和Ag²⁺。

可能需要相对“重”分子量的单体来携带金属颗粒或金属盐。在本发明中，单体的分子量可能需要大于160g/mol以归类为重分子量单体。

在另一个实施例中，溶胶-凝胶可以制备为高固体溶液并且单独使用或与其他聚合物混合使用。聚合物可以包括以下组中的至少一个；天然和合成橡胶，尤其是乳胶橡胶、丙烯腈橡胶、PVC塑料溶胶、PVC、聚氨酯、硅树脂、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酯、聚酰胺、聚脲、苯乙烯嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、纤维素以及上述任何物质的衍生物和共聚物。

高固体溶液对于医疗器械可能具有特别的优势，并且可以通过标准形式浸渍方法应用于制造导管、手套和其他浸渍乳胶产品的乳胶橡胶，并且乙烯基塑料溶胶可以与本发明提供可浸渍和可浇注的抗菌PVC装置混合。通过等离子处理工艺的应用允许形成适当的涂层，并且还可以同时干燥或固化涂层，这是传统浸渍方法所无法实现的。

赋予抗微生物特性的第一涂层可以是金属银或铜或在水性介质中具有极低溶解度的银、铜和锌的化合物。抗微生物组分也可以是银与铜或锌的合金。抗微生物组分应以有效的抗微生物活性水平释放银、铜或锌离子。例如，有效水平的抗微生物活性可能意味着在摇瓶试验中，在较长的时间段内，例如数月或优选数年，在24小时内至少降低2log。

满足这些标准的组分是银、氧化银、卤化银、铜、氧化铜(I)、氧化铜(II)、硫化铜、氧化锌、硫化锌、硅酸锌及其混合物。优选银与硅酸锌和银与氧化铜(II)的混合物。按重量计，核颗粒上抗微生物组分的量为颗粒核材料的0.05至20％，优选0.1至5％。本发明的一个令人惊奇的特征是这些粉末在显著低于现有技术材料所达到的金属负载量下赋予活性。尽管使用保护涂层来封装抗微生物组分，但仍实现了这一点。在实施本发明时，芯颗粒也可以任选地用约1至4％的量的氧化铝预涂覆以确保抗微生物组分沉淀后的良好抗微生物性能。

二次保护涂层选自二氧化硅、硅酸盐、硼硅酸盐、铝硅酸盐、氧化铝、磷酸铝或其混合物。二次涂层用作抗微生物颗粒和其可掺入其中的聚合物基质之间的屏障，从而将与聚合物的相互作用减少到最小。这种二次涂层也被认为会影响抗微生物组分从分散颗粒扩散到聚合物基质中的速率。

任选地，可以存在单体，其可以聚合形成纳米粒子分布在其中的涂层。纳米粒子可在引入等离子体区域时被活化，并可与在等离子体中形成的聚合物结合。通过这种方式，纳米粒子可以更容易地粘附到表面上，并且可以降低纳米粒子脱落的可能性。

一些纳米粒子可以被聚合物包封，而其他纳米粒子嵌入或部分嵌入聚合物涂层中。如果纳米粒子被包封在雾化状态中，则纳米粒子可能具有绝缘屏障，如果纳米粒子是导体，这种绝缘屏障可以降低电晕放电或不利等离子体条件形成的可能性。例如，铝或铜纳米粒子是导电的并且在进入等离子体区域时可能会使该区域变得不稳定。因此，希望粒子的尺寸和/或分布不会导致不利的等离子体条件，和/或纳米粒子在等离子体聚合过程中被单体包封或绝缘。纳米粒子也可以是不导电的，直到被电荷、等离子体或化学反应激活。

病原体抑制层表面的形态和形貌也可以提供与离子扩散和病原体破坏的有效性有关的改进益处。

第一涂层和/或第二涂层的表面的地形特征和形态特征可能对来自病原体抑制层的离子的扩散速率具有显著影响。纳米粒子与涂层上表面之间的相对距离也可能影响离子从纳米粒子扩散的扩散速率。优选地，来自纳米粒子的离子被吸引到涂层的暴露面，使得它们可以更有效地抑制与物品1相互作用的病原体。

涂层的表面粗糙度优选在0nm至100nm的范围内。表面上形成的谷和峰之间的高度差异将定义表面粗糙度，粗糙度参数量化表面的垂直间距，忽略水平间距。如果垂直间距大，则表面粗糙；如果垂直间距很小，则表面是光滑的。相对而言，大于50nm(中值)的表面粗糙度被认为是粗糙的，而小于50nm(中值)的被认为是光滑的。

应当理解，如果纳米粒子的百分比相对较高，则涂层表面处的纳米粒子可以突出高于中等表面高度并且可以增加整体表面粗糙度。

在另一个实施例中，如果需要，该系统可用于对物品1涂覆进一步的涂层或处理。例如，一张纸币可能经常流通，并且表面可能有病原体，这些病原体可能会传染给接触纸币的其他人。因此，可能需要对纸币进行病原体抑制处理，使得纸币可以在降低病原体转移风险的情况下流通。在该示例中，处理相对大量的钱的银行或其他预定位置可以使用该系统对纸币或硬币涂覆涂层或处理，以将透明或其他基本上不可见的涂层赋予纸币和/或硬币，从而减少病原体的持久性。这可能有助于减少病原体残留在纸币或硬币上的机会。

可任选地，该系统可以记录或记录已经处理过的纸币的序列号，如果它们相对最近已经被处理过，则可以减少暴露在其他涂层中。经处理的纸币的记录可以传达给相关监管机构以获取资金。

在另一示例中，该系统可适于处理或撤回暴露于不同条件的物品1，这可有助于在使用时保持功能。例如，车辆的外部塑料、木材和金属通常可能会受到水、污垢和其他碎屑的影响，这可能会导致损坏、堵塞或其他机械干扰。因此，可能需要对车辆的这些部件进行涂层或处理以提高使用时的可靠性。可以提供涂层和处理，以便枪支可以更容易地通过“泥浆测试”或其他类似测试，其中车辆的部件完全被泥浆、浆或高水分集料覆盖。然后使用该组件来确定是否存在任何阻塞或故障。因此，具有涂层可提供显著的优势，这些涂层可减少不需要的物质粘附到车辆部件的表面上。涂覆到部件表面的涂层可以包括纳米粒子，其可以提高部件(例如手柄)的抓握性，或者可以提供抗菌或抗病原体处理。涂层可能会变暗，或涂上哑光饰面，以减少涂层的反射。

因为部件可以从车辆上拆下并清洁或更换，所以可以单独处理每个部件。这可能是有利的，因为部件的某些部分可能需要涂抹润滑剂或其他油以实现平稳运行。在其他实施例中，该系统还适于将润滑剂或其他涂层涂覆到物品1或其一部分上，与常规润滑剂相比，这种润滑剂持续的时间段要相对更长。在另一个实施例中，部件的表面可以用亲油涂层处理以改善油对车辆的所需部件的粘附。其他机械、机动装置、室外设备或易受灰尘、泥浆、水或其他室外条件影响的物品可从系统10涂覆的涂层中得益。

虽然已经提到了来自车辆和物品1的部件，但是任何其他物品都可以接受系统10的处理以赋予所需的功能，或者将纳米粒子布置到物品1上。

通常被人接触或与人互动的物品1也可以有利地涂覆有来自系统10的涂层。例如，门把手、电话、屏幕保护膜、膝上型电脑、便携式计算机、平板电脑、瓶子、健身器材、汽车座椅、公共交通工具座椅、飞机内饰或任何其他暴露于大量人群的物品。这些物品1可以用抗病原体处理或涂层进行处理，并且还可以任选地具有涂覆的另外的涂层，该涂层可用于保护抗病原体涂层。

由于一些纳米粒子的尺寸和系统10能够涂覆纳米级厚度的涂层方面的能力，一些涂层可以允许纳米粒子从涂层的上表面突出或以其他方式突出。这些纳米粒子可以嵌入涂层中，或延伸穿过涂层的基本整个厚度。纳米粒子可形成节点或离子释放节点，其可抑制、破坏或杀死病原体。

任选地，用于物品1的载体可以相对于模块20是可移动的，使得在被处理时可以在模块20和物品1之间实现期望的距离。在另一个实施例中，模块适于确定系统中物品的相对位置，并且可以基于正在涂覆的处理和/或物品1的几何形状，自动升高或降低电极的位置，或者模块20可以升高或降低到理想的高度。

模块还可以适于在腔室15内执行清扫运动以符合待处理物品1的轮廓。如果物品包括起伏的、不规则的或非线性的几何形状，或者如果物品1的线性几何形状与模块20不平行，则这可能是特别有利的。

在另一实施例中，腔室可用臭氧(O₃)气体吹扫预定时间段，其可充当病原体抑制介质。然后可以清除腔室15中的臭氧，并随后用适合等离子体处理工艺的惰性气体吹扫。例如，腔室15可以用氩气吹扫，氩气也可以与提供给电极100的等离子气体相同。通过这种方式，系统10可以进行两步消毒和涂覆过程。

用于吹扫腔室15的气体可以被捕获和再循环以再次在系统内使用。回收系统收集的气体中的污染物可以从回收气体中过滤掉或去除。污染物可以在场外储存和处置，或者可以排放到系统10外部的大气中。

在另一个实施例中，物品1可以是其上涂覆有涂层的绷带或敷料。当暴露于体温时，涂层可适于熔化、溶解或变形。这对于可嵌入涂层内的纳米粒子而言可能是有利的，该涂层适于清洁、处理或对区域进行消毒。如果温度降低到阈值以下，这些涂层也可适于在熔化后固化，然后可将纳米粒子重新嵌入涂层内，或减少来自纳米粒子的离子扩散。任选地，涂层是可以被皮肤或其他多孔基材吸收的有机涂层。在一个示例中，绷带或其他敷料可以涂覆有这样的包含纳米粒子的涂层，并且用于更有效地治疗伤口或可能感染的区域。

此外，使单体通过等离子体区域然后到达基材上可以允许单体和/或其中的任何纳米粒子的分级。这可以实现等离子体聚合，相对于传统的紫外线、热固化或其他涂层固化方法，这可以导致粘合位点的增加。因此，所涂覆的涂层通常优于现有技术的那些涂层，并且还可以作为整体更薄的涂层涂覆。更薄的涂层具有重量剪切、资源消耗减少和形成整体更薄的复合材料的好处。

系统10可适于完全固化或部分固化涂覆到物品1上的涂层。完全固化涂层可提供硬涂层，或具有所需功能的一般非反应性涂层。部分固化涂层也可提供所需的功能，但也可能使表面发粘、反应或处于活化状态。部分固化的涂层对于涂覆到部分固化的涂层上的另外的涂层可能是合乎需要的，或者如果涂层要与另一涂层或表面反应或粘附，则可能是合乎需要的。任选地，完全固化的涂层可以通过稍后的进一步等离子体处理来活化，这可以允许在表面发生所要的反应或粘合。加热可用于固化物品上的涂层，或可用于改变涂覆到物品上的涂层的粘度或粘性。加热模块可用于辅助热处理，热处理可以是完成涂层的后处理过程。对涂层进行表面处理还可以允许在其上涂覆后续涂层所需的界面。

此外，与传统的涂覆方法相比，可由系统10涂覆的涂层可降低对基材200的整体透气性的影响。这也有助于保持预涂的柔韧性或手感。

在另一个实施例中，当通过的纳米粒子在等离子体区域112内被分级时，也可引起纳米粒子的团聚。这可允许粒子粘附、结合、粘合在一起或以其他方式局部接触以用作相对较大的粒子。离开等离子体区域112的粒子优选均匀地分散到下方的物品1上。例如，几个长度为50nm的粒子可能会聚集形成一个长度高达150nm的粒子。然而，应当理解，颗粒之间的吸引力可以形成以更紧凑的构型而不是线性构型聚集的结构。取决于纳米粒子组成，其他结构可能是自然发生的，并且可能导致在沉积过程中在物品1上形成附聚的叠层。附聚可用于增加沉积的颗粒尺寸，这可有助于形成具有纳米范围至微米范围颗粒的涂层。沉积物中颗粒的尺寸可以与包含在起始溶胶-凝胶中的颗粒的尺寸相似或相同，并且颗粒的结晶特性也可以在沉积物中保留。

在一些实施例中，将有机分子或聚合物插入各向异性无机网络中可允许将一维或二维纳米粒子涂层涂覆至物品1的表面。可将预定粒子推入线性配置的二维中，其可产生相对薄的表面涂层或分子平面涂层。线性配置可以通过使用适合于对粒子进行排序的磁场来实现，或者可以通过以期望的方式将粒子充电至自排序来实现。带电粒子可以在聚合过程中获得，或者在等离子体区域中进行时获得。

虽然本发明已经参考具体实施例进行了描述，但是本领域技术人员将理解，本发明可以以许多其他形式体现，与本文描述的本发明的广泛原则和精神保持一致。

本发明和所描述的优选实施例具体包括至少一个可工业应用的特征。

Claims (15)

1.一种用于物品的涂层，其特征在于，所述涂层包括：

上侧和下侧

将所述涂层涂覆到所述物品的至少一个表面上；和

其中所述涂层由暴露于等离子体的单体和纳米材料形成。

2.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，当暴露于等离子体时，所述单体至少部分聚合。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的基材，其特征在于，所述纳米材料和所述单体是在暴露于等离子体之前被雾化的溶胶-凝胶溶液。

4.根据前述权利要求中任一项所述的基材，其特征在于，所述单体和所述纳米材料在沉积到所述物品上之前通过等离子体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的基材，其特征在于，一种以上的纳米材料在所述涂层内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的基材，其特征在于，所述涂层的上侧暴露于大气中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的基材，其特征在于，所述涂层的上侧适于与一种或多种病原体接触。

8.根据前述权利要求中任一项所述的基材，其特征在于，所述纳米材料具有病原体抑制特性和微动力特性中的至少一种。

9.一种处理具有病原体抑制层的物品的方法，该方法包括：

将物品放置在处理模块的相对下方；

吹扫所述物品和所述处理模块之间的局部气氛；

向所述处理模块的电极区域供应等离子体流体，所述电极区域包括两个或更多个电极；

点燃等离子气体以在所述电极区形成等离子；以及

将单体和纳米材料中的至少一种提供给所述电极区域中的等离子体，使得所述单体通过等离子体聚合并且所述纳米材料通过所述单体在物品上形成涂层时的聚合而固定到所述物品上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述纳米材料适于释放离子以干扰接触所述涂层的病原体的持续存在。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其特征在于，所述纳米材料分布在整个涂层厚度上。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理模块识别所述电极下方的物品并激活与所述物品的尺寸相对应的电极。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述纳米材料由载流体携带至所述物品。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，气孔将所述单体和纳米材料喷射到所述等离子体区域中并喷射到所述物品上。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，在预处理步骤中涂覆所述纳米材料，然后再将其供应给所述等离子体。

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