TW202222358A - 用於物品的納米材料等離子體塗層及其方法 - Google Patents

Abstract

一種可以塗在物品上的塗層。塗層可包括上側和下側。塗層可以塗覆到物品的至少一個表面上，並且其中塗層可以由暴露於等離子體中的單體和納米材料形成，其中單體至少部分地被等離子體聚合。

Description

納米材料等離子體塗層

本創作涉及一種具有至少一層包含納米材料的塗層的製品。本創作尤其可以涉及用於抑制有害病毒和/或有機生物體的塗層和處理，可通過等離子體聚合工藝塗上該塗層，同時還涉及包括納米粒子納米片和微粒中的至少一種的塗層。

病毒和殺生物塗層在醫學和個人防護領域中是已知的。可以抑制、擾亂或破壞病毒、微生物、微生物物質和細菌的衣物和表面塗層應用廣泛，通常用於高暴露環境中，尤其在疫情期間特別有用。病原體可以通過多種方式運輸和傳播，因此如果存在塗層或抗病原體處理，則表面處理可以幫助降低病原體運輸和傳播的可能性。

空氣傳播的病毒感染通常是由吸入含有病毒顆粒的水滴引起的。較大的含病毒飛沫沉積在鼻子中，而較小的飛沫或納米粒子則進入人體。病毒的大小通常為100-500 nm左右，可以通過咳嗽和打噴嚏產生的飛沫傳播。具有纖維或其他多孔過濾材料的面罩通常用於防止吸入病毒顆粒或含有病毒的飛沫。捕獲病毒顆粒後，病毒可能會在相當長的一段時間內保持傳染性，從而存在進一步傳播的風險。

目前生物製劑的去污方法一般有兩種：化學消毒和物理去污。化學消毒劑，例如次氯酸鹽溶液，雖然有用，但對大多數金屬和織物以及人體皮膚而言具有腐蝕性。物理去污通常涉及長時間使用幹熱或過熱蒸汽。也可以使用紫外線，但效果可能會有所不同。

這些方法具有許多缺點。由於化學消毒劑具有腐蝕性和毒性，因此使用消毒劑可能會對人員和設備有害。此外，化學消毒劑會產生大量廢水，必須以不會對環境造成危害的方式對化學消毒劑進行處理。缺乏物理去污方法，因為它們需要用到大量能源。由於設備體積龐大和/或必須運送大量液體至污染場地，因此很難在污染場地直接使用化學和物理方法。最後，雖然特定的去污或消毒方法可能適用於生物去污，但它通常對化學製劑無效。需要對多種化學和生物試劑有效的去污化合物，這種去污化合物的能量需求低，易於運輸、不傷害皮膚或設備，並且用到的液體少且污水最少或沒有污水。

此外，病原體殺滅處理的有效性和應用可能對接受塗層的物品具有多種不同的影響。例如，通常不建議貼上帶有粘合劑的薄膜，因為這些薄膜會降低或阻止物品的透氣性，而透氣性對於可穿戴物品而言可能往往是很重要的。此外，如果納米粒子脫落，那麼使用可能無法牢固結合的納米粒子也會對環境或穿戴者產生不利影響。因此，可能需要提供病原體殺滅處理來解決傳統應用所引起的問題。

也可以使用可減少病原體或其他微生物的持久性的塗層來處理其他物品，但是這些處理通常難以應用於三維物品，或者只能在消費者或用戶獲得該物品之前應用這些處理。因此，在對物品進行塗層處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塗層，包括納米粒子。由於納米粒子可以是有機的或無機的，因此通過添加納米粒子或其他化合物可以賦予塗層多種特性。

整篇說明書對現有技術的任何討論絕不應視為承認此類現有技術是廣為人知的或形成本領域公知常識的一部分。

待解決的問題

提供具有抑制病毒塗層的基材可能是有利的。

提供具有納米粒子塗層的基材可能是有利的，可以通過等離子體沉積來塗覆納米粒子塗層。

提供具有微動力特性的基材可能是有利的。

提供可被功能化並具有嵌入其中的抗生物或抗病毒處理的塗層可能是有利的。

提供一種用於對基材塗覆抑制性或破壞性處理的處理方法可能是有利的。

為醫療設備提供處理或塗層以減少或去除至少一種病原體可能是有利的。

提供一種塗覆抑制病原體或破壞病原體塗層的方法可能是有利的。

提供包括一種或多種納米粒子的塗層可能是有利的。

提供同時用納米粒子和保護塗層塗覆物品的方法可能是有利的。

本創作的一個目的是克服或改善現有技術的至少一個缺點，或者提供一種有用的替代方案。

解決問題的方法

第一方面，可以給物品提供塗層。塗層包括上側和下側。塗層可塗覆到物品的至少一個表面上；並且塗層可以由通过等離子體的單體和納米材料形成。

優選地，單體在暴露於等離子體時可以至少部分聚合。優選地，納米材料和單體可以是在暴露於等離子體之前被霧化的溶膠-凝膠溶液。優選地，單體和納米材料在沉積到物品上之前通過等離子體。優選地，不止一種納米材料可以在塗層內。優選地，塗層的上側可暴露於大氣中。優選地，塗層的上側可適於與一種或多種病原體接觸。優選地，納米材料可以具有病原體抑制特性和微動力特性中的至少一種。

另一方面，可以提供一種用於處理具有病原體抑制層的物品的方法。該方法可以包括將物品定位在處理模組的相對下方。可以清除物品和處理模組之間的局部氣氛。可將等離子體流體供應到處理模組的電極區域，電極區域可以包括兩個或更多個電極。等離子體氣體可被點燃以在電極區域中形成等離子體；並且將單體和納米材料中的至少一種供應到電極區域中的等離子體處，使得單體可以通過等離子體聚合並且納米材料可以通過單體聚合固定到物品上，因為它在物品上形成塗層。

優選地，納米材料可以適於釋放離子以干擾接觸塗層的病原體的持續存在。優選地，納米材料可以在塗層的整個厚度上分佈。優選地，處理模組可以識別電極下方的物品並激活與物品尺寸對應的電極。優選地，納米材料可以由載流體攜帶至物品。優選地，載流體可以是氣溶膠、蒸氣、液體或氣體。優選地，氣孔可適於將單體和納米粒子噴射到等離子體區域中，並噴射到物品上。優選地，可以在將納米材料供應至等離子體之前在預處理步驟中進行塗覆。優選地，該納米材料可以在供應給等離子體之前應用於預處理步驟。

在本創作中，詞語“包含”，“包括”等應被解釋為包含性的而不是排他性的，也就是說，“包括但不限於”。

本創作將參照結合背景技術或與背景技術相關的技術問題來解釋。本創作旨在解決或改善上述技術問題中的至少一個，並且這可以產生如本說明書所定義的一種或多種有益效果，通過參考本創作的優選實施例來詳細說明這些有益效果。

本文描述了一種用於處理和加工材料的系統，該材料可以包括基材、材料片、3D物體和統稱為“物體”1的不規則物體。雖然可以用系統10處理任何理想的物品1，但是幾個實施例可以參考基材或其他平面物品。因此，該系統不限於僅用於處理基材1。

第1圖中示出了系統10的等距實施例，其中可以處理和/或加工物品1。所示系統10包括用於處理基材1的複數個處理模組20。處理模組20可以是噴頭模組、噴霧模組、沉積模組、等離子體模組或可用於激活表面或向表面塗覆塗層的任何其他處理模組。每個模組20可以可移除地安裝在系統10中並且用於對物品1進行預處理、處理、塗覆、覆蓋、沉積、激活或執行任何期望的處理過程。

優選地，由處理模組20給予的處理包括納米粒子和/或微粒和/或納米片，納米粒子和/或微粒和/或納米片在從頭部穿過等離子體和物品1之後沉積下來。納米粒子、微粒、納米線、納米纖維、納米管和納米片可以統稱為納米材料。

物品1可以通過運輸工具在處理頭20下方運輸。可以使用任何所需的運輸工具，例如傳送帶、移動平臺、滾輪或任何其他預定的工具。第2圖中示出了系統10的一個實施例，其中使用滾輪將基材物品1傳送通過腔室15。

在另一個實施例中，物品1可以直接放置在處理模組20下方，並且可對物品1進行處理，而不用將其從第一位置運輸到第二處理位置。如果要塗覆或處理單個物品1，而不是生產線上的一系列物品，這可能特別有用。通過這種方式，系統10可用作消毒裝置、表面活化裝置或選擇性處理系統。

處理模組20可以允許以下至少一種處理：物理改變、化學改變、塗層、薄膜應用、表面活化、滅菌、聚合或其他所需的處理工藝。系統10可以包括任意數量的模組來執行所述治療。

在一個優選實施例中，系統10適於對物品1進行病原體抑制處理。病原體抑制處理可以包括減少病原體在物品1上的持續存在的塗層或處理，並且塗層或處理優選地殺死、破壞或抑制接觸的病原體的生長或生命。病原體抑制處理可以是抗病毒塗層或抗病原體處理，其可被配置用於殺死、破壞或抑制特定病毒、細菌或微生物。

抗病毒和抗病原體處理在醫學領域是眾所周知的並且具有廣泛的應用。這些處理可以是任何數量的處理、功能化或塗層，其可提供通常為有毒或不利表面，這些表面可減少病原體持續存在。塗覆到物品1的納米粒子和/或塗層中的至少一種可以提供病原體抑制處理。在另一個實施例中，可以用本文提及的任何理想的納米材料來替代納米粒子。

根據本創作的病原體可以包括以下任一種；病毒、微生物、微生物物質和細菌。本創作可抑制的病毒可包括以下至少一種：流感、麻疹、SARS-CoV、SARS-CoV-2、MERS-CoV、冠狀病毒、流行性腮腺炎、馬爾堡病毒、埃博拉、風疹、鼻病毒、脊髓灰質炎病毒、甲型肝炎、天花、水痘、嚴重急性呼吸系統綜合症病毒或 SARS 病毒（也稱為SARS冠狀病毒）、人類免疫缺陷病毒 (HIV) 和相關的非人類動物免疫缺陷逆轉錄病毒，如猿猴免疫缺陷病毒 (SIV)、輪狀病毒、諾沃克病毒和腺病毒。諾沃克病毒包括其替代品貓杯狀病毒。流感病毒包括人類和禽類病毒。此外，與醫院感染相關的細菌也可能被破壞、抑制或以其他方式毀滅，並且可能包括至少一種引起以下感染中的至少一種的細菌；呼吸機相關性肺炎、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、鮑曼不動桿菌、艱難梭菌、結核病、尿路感染、耐萬古黴素腸球菌和軍團病。

病原體抑制處理或塗層可以通過等離子體聚合方法或等離子體處理方法進行。在一個實施例中，病原體抑制處理通過等離子體區域，隨後沉積到表面上。這與傳統的等離子體處理系統截然不同，其中等離子體僅用於激活物品的表面以允許使用常規方法塗覆處理，或者等離子體用於聚合所述物品上的現有塗層。本方法與現有技術相比具有許多明顯的優點。

應當理解，傳統的等離子體處理設備通常還需要真空室或在其中處理物品的腔室。在封閉的減壓室之外通常不使用等離子體，因為在非真空室中使用等離子體會帶來許多問題。其中一個問題是載流體和載流體中所包含的單體的均勻分佈和一致分佈。另一個問題是將流體引入等離子體區域或反應間隙中可能會導致危險/不希望的分子聚合或分子電離，這可能會損壞正在處理的基材1或影響處理品質。因此，本文描述的系統模組20可用於解決這些問題。

除上述問題之外，現有系統的另一個重要問題是它們需要在真空水準下操作。不僅需要很長時間才能達到真空狀態，而且注入氣溶膠通常會增加真空室內的整體壓力，這會導致系統無法正常工作。注入真空中的氣溶膠也會分散，從而導致無法使用。因此，與已知的現有技術相比，本創作的系統和方法具有顯而易見的優點。

應當理解，在一些實施例中，當使用氣體輸送管或加壓等離子體流體時，腔室15可以具有高於大氣壓的壓力。該壓力可以在10帕斯卡到1MPa的範圍內。在一些實施例中，壓力可以在5帕斯卡至100帕斯卡的範圍內。在特定實施例中，腔室可處於約50帕斯卡±20的壓力下。與傳統系統不同的是，壓力在真空壓力的方向上增加而不是減少。因此，系統10可適於在大氣壓或高於大氣壓下運行。

該系統10的另一個顯著優點是使用氣溶膠將單體和/或納米粒子遞送到等離子體區域在塗覆方法中是可行的。氣溶膠可用於將納米粒子、鹽、有機顆粒或無機顆粒攜帶至等離子體區域或腔室15內的另一理想位置。如前所述，霧化器可用於將至少一種流體轉化為蒸汽或氣溶膠。蒸汽可以被認為是“霧”的一種形式，其可以包括一種或多種單體和/或一種或多種納米粒子。可選地，微粒可以分散在由霧化器形成的霧中。

氣溶膠可以經由流體出口供應到腔室15並且隨後直接或通過重力引入到等離子體區域中。氣溶膠可被引導至等離子體區域，其中至少50%的氣溶膠通過等離子體區域並隨後沉積到物品1的目標區域上。使用該方法，可以實現50nm/min 至 400nm/min之間的塗層。在一些實施例中，可以實現100nm至300nm之間的塗層。在另一實施例中，塗層的沉積速率可以在150nm/min的範圍內。

相反，利用真空壓力的系統不能實現塗層，因為將氣溶膠引入真空或接近真空將會產生更高的壓力，並且還將導致氣溶膠立即分散在整個真空室中，而不是遞送到目標區域或等離子體區域112。即使可以在氣溶膠的出口處設置等離子體區域112（這將在噴射氣溶膠時導致許多等離子體出現不規則性），等離子體聚合的氣溶膠或活化的顆粒將分散到腔室中，不會沿所需方向流動。使用真空壓力或較低壓力的常規系統也存在其他缺點。

在另一個實施例中，納米粒子可以被夾帶到氣溶膠中。通過這種方式，所需尺寸的粉末或顆粒可以通過流體系統傳輸到等離子體區域112。

在另一個實施例中，可以提供單獨的納米粒子或簇流，其與離開出口並被導向等離子體區域的流體混合。任選地，納米粒子可以被噴塗、刮塗、擦拭或噴射到物品1上。

在第1圖的實施例中，系統10還包括框架12，其中腔室15安裝在框架12中。可以在腔室15內用等離子體處理工藝處理物品1，並且可以對其塗覆病原體抑制或納米粒子塗層。腔室15優選地是可密封的，並且可以形成能夠保持期望的局部氣氛的流體密封。腔室可任選地具有入口點和出口點，使得平面物品1可進入腔室15進行處理並在處理完成後從腔室中取出。入口點和出口點優選地具有防止或大大減少腔室15外部的大氣進入的密封件。如第2圖的實施例中所見，滾輪60可用於將物品輸送通過腔室15。單體供應140和/或溶膠-凝膠供應可與混合室50流體連通以允許載流體130與來自單體供應140的單體或來自相應供應的溶膠-凝膠混合。例如，載流體可以是氣溶膠、蒸氣、液體或氣體。可能存在不止一種單體供應或溶膠-凝膠供應，並且可能影響從這些供應內選擇性引入流體。然後可以將來自混合室的流體供應到循環管線（如果使用再循環系統 70，它可以是再循環管線），並且流體可以隨後供應到腔室15。載流體優選地是等離子氣體，它可以被激發形成等離子體。例如，載流體可以是氬氣源或另一種惰性氣體，其可用於將單體和/或溶膠-凝膠運送至處理模組20的電極100。電極100可通電以激發等離子氣體形成可用於聚合單體和/或激發/激活納米粒子的等離子體。

可提供與系統10通信的終端11，系統10可用於輸入變數，選擇流體，監測腔室以及開始和停止工藝。可以使用任何期望的終端介面，並且終端可以影響系統10的一個或複數個組件的移動。軟體可以是可執行的並且可以經由終端遠程更新。優選地，終端11內的存儲介質可用於存儲來自處理的數據並且還存儲與錯誤或未授權使用或進入系統有關的數據。

如第3圖的示意性實施例中所見，可提供提取室或提取系統90以移除腔室15內的有害流體，使腔室15通風或以其他方式移除腔室內的揮發物或大氣。提取系統90可用於抽空腔室內的環境大氣並允許將受控氣氛注入或供應到腔室15中。泵系統85也可與提取系統90或直接與腔室15相關聯，腔室15可用於在需要時泵出腔室15內的局部大氣。

電源30可以是發電機或可以向系統及其組件供電的其他幹線供電設備。例如，電源可以連接到腔室15內的處理模組。冷卻系統75也可以用於在使用期間冷卻系統，特別是可以用於冷卻處理模組20、電極100和偏壓板120中的至少一個。物品可以支撐在載體80上，偏壓板120可以設置在載體80下方。偏壓可以是直流偏壓或其他電偏壓，它們可有助於控制等離子體和/或引導粒子從等離子體區域112流出。這可以進一步促進其中的聚合單體和/或納米粒子流向物品1並沉積到物品1上。

系統10包括至少一對電極100，其可用於點燃或撞擊等離子體氣體以形成等離子體，其可以是電介質阻擋放電。電極100之間的空間可稱為反應間隙，其中可觀察到電壓與等離子體流體之間的反應，或單體或聚合物的聚合或分餾在此處發生。單體的分餾可以在等離子體區域112內，離子體區域112可以在電極之上、之下或之間，如第4B圖中所示。等離子體區域112在反應間隙110內形成並且可以填充整個反應間隙110或其一部分。取決於期望的等離子體密度，電極100之間的空間可以在1mm至12mm的範圍內，並且所述空間可以是反應間隙110。電極100之間的空間可以是從相鄰電極100的護套到護套，或相鄰電極100的中心到中心間距。可以理解，如果間距是護套到護套，則芯到芯之間的距離將更大。

介質阻擋放電的典型特徵在於存在至少一個介質阻擋層，例如護套 104 和位於相應的一對電極 100 之間的反應間隙 110。介質阻擋放電可以具有破壞化學鍵、激發原子和分子粒子，並產生自由基等活性粒子的能力。介質阻擋放電系統可稱為；“非熱系統”或“非平衡系統”或“冷等離子體系統”。

與非熱系統相比，熱等離子體具有處於相同溫度的電子和重粒子，因此彼此處於熱平衡。然而，非熱等離子體的特徵通常是在比電子更低的溫度下包含離子和不帶電粒子（重粒子）。由於等離子體中重粒子的溫度保持相對較低，從而不會出現任何不希望的聚合物降解，因此介質阻擋放電燃燒器被描述為適用於聚合和沉積過程。介質阻擋放電系統優於其他傳統熱等離子體系統的固有優勢在於，非熱等離子體條件可以很容易地設置成在大氣壓下或接近大氣壓，並且還可用於處理或聚合單體和/或聚合物。

通過使用系統10，可以將各種聚合物塗層、聚合物膜、納米粒子塗層和納米粒子處理沉積到物品1上。塗層單體的非限制性實例可包括以下至少一種單體；乙炔、乙烯、異戊二烯、六甲基二矽氧烷 (HMDSO)、四乙氧基矽烷 (TEOS)、四乙氧基二氧化硅、二乙基二甲基矽氧烷、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、環己烷、乙炔、乙烯、丙烯、苯、異戊二烯、六甲基二矽氧烷、四乙氧基矽烷、二乙基二甲基矽氧烷、1,3-丁二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯、吡咯、環己烷、1-己烯、烯丙胺、乙醯丙酮、環氧乙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙腈、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙酸酐、氨基丙基三亞甲基、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（環辛四烯）鐵、二羰基（甲基環戊二烯基）鐵、二聚二羰基（二環戊二烯基）鐵、乙醯基丁二烯酸鈷（鈷-丁二烯酸鎳）、鈷-乙醯基丁二烯酸鎳（四）羰基、羰基鐵、乙醯丙酮錫、乙醯丙酮銦、四甲基庚二酸銦。

在至少一個實施例中，可以塗覆有機和/或無機塗層。無機塗層前體包括純金屬、金屬鹽、氧化物、氮化物、碳化物及其組合。在另一個實施例中，系統10可以允許塗覆尺寸範圍從納米到微米的各種粒子。塗層可以通過氣態或液態或固態的前體沉積，但優選地通過汽化或氣溶膠狀態的前體沉積。

此外，尺寸範圍在約10nm至約100nm的納米粒子可用作較大分子結構的組分，較大分子結構的尺寸通常在約100nm至1,000nm的範圍內。例如，納米粒子的表面可被塗覆以增加其尺寸、嵌入可接受的載體中，或者它可以纏繞或添加到其他顆粒或其他材料中，從而產生更大的顆粒。在其中納米粒子溶液內至少一種納米粒子的至少一個維度低於50nm至100nm的某些實施例中，納米粒子的表面可以塗覆有10nm至100nm之間或更多的非導電基質，以便將該尺寸或顆粒增加到50nm到100nm或更大。這種較大的尺寸可以供應更多的納米粒子，以便沉積到物品1上。

在另一個實施例中，納米粒子具有約10nm至約10,000nm，例如100nm-500nm的光吸收特性。任選地，納米粒子具有可用於標準鐳射設備或其他光源激發的光吸收。例如，納米粒子可適於吸收約755nm、約800nm至810nm或約1,000nm至1,100nm範圍內的波長。類似地，納米粒子也可適於吸收約500nm至1,200nm範圍內的強脈衝光。

本文提供的納米粒子通常可以包含非組裝納米粒子的集合。“非組裝”納米粒子應理解為所述集合的納米粒子不通過物理力或化學鍵，通過中間體（例如，粒子-細胞-部分，部分-蛋白質-部分，部分-分析物-部分）直接（粒子式）或間接彼此連接。在其他實施例中，納米粒子組合物組裝成有序矩陣。特別地，所述有序矩陣可以包括任何三維矩陣。在一些實施例中，僅組裝部分納米粒子，例如，5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、86%、90%、95%、99% 或超過 99% 的納米粒子組裝成有序陣列。納米粒子通過範德壁引力、倫敦力、氫鍵、偶極-偶極相互作用或共價鍵或其組合組裝。

微粒和納米粒子具有大約10nm至10μm 的平均直徑，並以10nm至 3000nm的間隔分佈在聚合物表面上，同時根據塗覆的粒子的尺寸的不同來進行結構化。

在一個實施例中，在反應間隙110中撞擊的等離子體在大約室溫和大約大氣壓下形成。在至少一個實施例中，優選地，在等離子體區域112中產生的等離子體是大氣壓等離子體輝光(APG)。可以通過將單體引入等離子體區域來促進 APG，或者可以通過使用潘寧混合物來促進APG。單體可用作低電離流體，其可與等離子氣體形成潘寧混合物的一部分。在一些實施例中，等離子體氣體是氬氣並且被選擇用於聚合的單體具有較低的電離閾值。載流體的激發可以在注入單體之前發生。

優選地，冷大氣等離子體（CAP）可用於將所需的病原體抑制塗層或其他功能塗層賦予物品1。CAP是部分電離的氣體（典型的電離分數為每十億中性原子或分子就有一個離子或電子），通過與周圍空氣相互作用產生反應混合物，由電子、離子、中子、受激原子和分子、活性氧和氮物質以及紫外線組成。根據各自的等離子體源技術、載流體、等離子體操作參數和設置模式，例如傳輸模式和體積，所產生的等離子體種類的組成和濃度會有所不同。這意味著，可以在一定程度上“設計”CAP，並且可以通過改變等離子體輸入參數（例如載流體、電壓、頻率和可用於影響等離子體密度和/或形成的其他參數來產生反應物質的不同組成物。

等離子體可由電極100之間的放電產生，其中等離子體氣體可被激發或電離以形成所述等離子體。可以使用任何預定方法來產生等離子體，預定方法包括：交流（AC）勵磁、直流（DC）勵磁、低頻勵磁、射頻勵磁和微波勵磁方法。上述方法中的每一種方法都可以用於產生大氣壓等離子體。“大氣壓等離子體”，也稱為常壓等離子體，可以是其中壓力大約等於大氣壓的等離子體。應當理解，即使在充滿的期望的局部大氣時，腔室15內的壓力也將與腔室15外部的壓力相似。在至少一個實施例中，腔室內部的壓力約為1 bar至5 bar，但是也可以使用大於1 bar的其他壓力。

由於等離子體模組20可以在局部大氣中使用，因此可以將用於在反應間隙110中產生等離子體的載流體泵入物品1和模組20之間的區域達預定時間量，使得局部大氣在點燃載流體之前，從該區域抽空局部大氣，使得局部大氣分子不會被電離或被激活。物品1和模組20之間的區域可以被稱為“局部區域”。如果系統10在封閉室內使用，從而可以控制功能性處理特性，也可能需要淨化局部大氣。例如，淨化腔室15可能是有利的，因為這可以去除腔室15內的氧氣，氧氣可以與單體物質或聚合物質反應。

至少一種另外的流體可被提供到等離子體區域112，其由載流體攜帶，或者直接注入等離子體區域112中。另外的流體通常將用於處理基材1或塗覆塗層。在一個實施例中，另外的流體可以是可以被等離子體區域聚合的單體，並且可以用於等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)。可選地，另外的流體通過至少一個另外的入口提供給等離子體模組20。如果將載流體和至少一種另外的流體提供給模組20，則流體優選地以期望的比例混合在一起，使得可以經由出口將已知量的另外的流體輸送到基材1。

單體可以作為液體噴霧、蒸汽或霧化粒子注入等離子體室15中並且可以幫助形成期望的等離子體條件，因為單體可適用於穩定在反應間隙110中形成的等離子體蒸汽或等離子體電暈條件。穩定等離子條件可意味著在反應間隙110內形成等離子體光輝或穩定的等離子體。應當理解，提供給電極100的電壓和頻率也將有助於維持和/或形成穩定的等離子體。

在另一實施例中，如果物品1是基材，則等離子體可用於僅處理基材的第一面，而可保護基材的第二面免於處理，或可通過不同的塗層或處理工藝單獨處理。這可以允許選擇性地修改基材的一側。可以通過以下方式保護基材的一面：在基材的第二面上附上薄膜或保護層，或將基材的第二面壓靠在不允許塗層或處理塗覆到基材的所述第二面的那一面上。

電源30可以包括一個以上的電源單元。電源30可以與相應的模組20耦合，使得模組20可以被系統的用戶激活、停用、改變或以其他方式操縱，從而可用於期望的處理工藝。電源30也可以是用於給RF電極充電的RF源，或者可以是AC（交流）或DC（直流）電源30。電極100可以由芯形成，護套104覆蓋芯102。芯102由導電材料形成，例如銅、金或不銹鋼，並且護套104優選地是介電材料，例如玻璃或氧化鋁。芯102優選地是能夠承受加熱到等於或小於等離子體區域中形成的等離子體的溫度的導電材料。所選擇的護套104由介電材料形成，該介電材料可以包圍或包封芯102以減少電弧放電並有助於穩定在反應間隙110中形成的等離子體。任選地，流體通道108，例如可以在芯102周圍提供氣隙或液隙，這可以有助於電極100的冷卻和介電特性。例如，空氣或惰性氣體可以用作冷卻流體，其可以在電極芯102和護套104之間通過。在另一實施例中，電極100設置有一個或複數個流體冷卻通道或用於冷卻電極100的冷卻通道。可選地，芯102可設置有流體通道，流體可通過該流體通道以冷卻電極100。第5A至5C圖中示出了不同電極護套104的示例。

雖然電極護套104可以是矩形形狀或圓形形狀，但是芯102可以是任何預定的形狀，這一預定的形狀可以與電機護套的形狀一致或不一致。例如，電極100可以是具有矩形護套橫截面的刀片型電極100，然而芯可以是圓形或任何其他預定形狀。流體管道可以具有任何預定的橫截面，這可以包括規則形狀、正弦形狀或波形形狀的橫截面。不管芯102的橫截面如何，護套104的一般形狀可限定電極100的類型，然而芯102的形狀與護套104的形狀一致可能是有利的。

由於該系統用作大氣等離子體系統，所以腔室15不需要真空壓力來操作。物品1的清潔、功能化和活化可以通過不同的等離子體處理方法和暴露於等離子體來實現。在局部大氣中，官能化可以賦予包含以下至少一種的基團：氧、氮和氫基團。在另一個實施例中，等離子體可用於蝕刻表面或通過從所述表面去除物質的方式使表面改性。

如果表面被活化，則反應性基團可存在於表面處，這一表面可與與表面相互作用的粒子形成優良的鍵。在另一個實施方案中，納米粒子可直接通過從水合水形成自由基，或者通過在納米粒子表面的反應的方式被等離子體活化。

優選地，載體的活化和膠體溶液的霧化或氣化優選在將溶液引入等離子體之前發生。

膠體溶液的霧化可以在大氣等離子體的放電區或放電後區完成。優選地，膠體溶液的霧化在等離子體的放電後區中完成，因為在某些情況下，這可能具有額外的優點。通過這種方式能夠不污染產生等離子體的裝置。由此，可以促進聚合物製品的處理，避免被覆蓋的物品1出現降解，並且例如也不會引起納米粒子的熔化、氧化、降解和/或聚集。

優選在室溫下用氬氣氣氛或類似的惰性氣體氣氛對用於對物品1進行等離子體處理的腔室15進行吹掃。可選地，將氬氣、等離子氣體、單體和溶液的溫度控制在約15°至30°或更優選地，約21℃。混合室50或單獨的氣體供應也可以被加熱或冷卻。加熱單體、溶膠-凝膠或流體聚合物可以允許載流體攜帶更大的體積。例如，通過將單體的溫度從 25℃增加到 30℃，可以使載流體攜帶更多的六甲基二矽氧烷 (HDMOO) 單體，從而可以在同一時間段內塗覆更厚的塗層。應當理解，所使用的每種單體可以具有不同的蒸發溫度或溫度，這將允許相同體積的載流體攜帶更大的體積。然而，需要調節或控制單體、載流體、溶膠-凝膠和混合室中的至少一個的溫度以確保期望體積和/或濃度的流體被輸送系統40遞送到腔室15中。

在另一個實施例中，系統的至少一個耗材，例如；與系統一起使用的載氣、單體、溶膠-凝膠、等離子氣體、納米粒子或溶液的各個溫度都是單獨進行控制的。這些耗材中的每一種耗材的溫度都可以控制在 -10℃至 +150℃的範圍內。

其他溫度範圍如果在耗材的冷凍溫度與被引入流體供應管線或等離子體區域時耗材的蒸發溫度之間，那麼這一溫度範圍也同樣是適用的。提高一些耗材的溫度可能是有利的，因為這會增加進入等離子體區域時分餾的可能性，從而產生更耐用的塗層或具有所需特性的塗層。此外，攜帶的氣體可適於通過提高相應的單體、納米粒子或溶膠-凝膠的溫度來攜帶更大體積的單體、納米粒子或溶膠-凝膠這幾種物質中的至少一種。或者，也可以增加載氣溫度以攜帶額外的單體、納米粒子和/或溶膠-凝膠。

光電離(PID)感測器、流體流量感測器、溫度感測器或其他流體感測器可用於流體輸送系統40內，以監測和控制流體的分佈。這些感測器還可適於確定從腔室中提取的濃度和流體，以便在再循環系統70中再循環。基於從腔室15中提取並注入到再循環系統 70 中的流體的檢測濃度和成分，來自流體供應原始流體的濃度和體積可以變化以產生更均勻的混合物。應當理解，再循環流體和原始流體可以共同產生要提供給腔室15的所需濃度。

在另一個實施例中，再循環系統具有儲存器95，儲存器可以是罐或其他容器。可提供多於一個的儲存器95，用於儲存分離的流體。例如，第一儲存器95可用於儲存載流體，而第二儲存器可用於儲存單體或部分聚合的單體。儲存器95可以用於暫時儲存已經收集的流體，並且可以注回再循環系統70，或者可以被移除以用於進一步處理或淨化。

霧化器55可用於霧化單體和納米粒子，以通過流體輸送系統運送到反應間隙110。霧化器50可位於混合室50內。

混合室50可用於以預定體積混合納米粒子和單體，從而可以獲得理想的單體與納米粒子比。注射器或計量裝置可用於注入預定體積的單體流體和/或納米粒子流體，以在混合室50內混合，隨後可將其霧化。混合室形成流體輸送系統40的一部分。

流體輸送系統40還可包括複數個氣體管114或導管，其適於將流體輸送到腔室15中。氣體管114包括複數個出氣口116，出氣口116允許將加壓氣體分配到腔室15中。出氣口116可以向腔室15輸送純物質，例如所需的大氣氣體。出氣口還可以允許載流體、單體、與納米粒子混合的單體、與單體混合的納米粒子和溶膠-凝膠中的至少一種輸送到腔室15中。溶膠-凝膠優選包含可聚合的單體和其中的納米粒子。

出氣口116 可以以這樣的方式噴射流體，使得當流體進入等離子體並朝向物品1 時形成流。因此，在等離子氣體被激發以在電機100處形成等離子體之前可被噴射到腔室中時，可形成非傳統的等離子體流。應當理解，上述等離子體流在外觀上可以與本領域公知的等離子體炬相似，但是不同於等離子體炬的一點是，等離子體流在激發區上方形成並形成低溫等離子體流。這是有利的，因為流可以由流體輸送的壓力形成，並且適於在進入等離子體區域112之前移動通過電極上方的自由區域。這帶來的優勢是可允許載流體也進入電極上方的區域，其有助於平滑電極100之間產生的等離子體，或者有助於形成可在腔室15內的多組電極上延伸的更均勻的等離子體。

偏壓板120可用於吸引電離物質，這有助於增加沉積速率或賦予離子流體運動。偏壓板優選設置在模組20下方，使得來自模組20的顆粒可以被下拉到物品1上。偏壓板120可以由偏壓電源118供電，或者可以由電源30供電。

優選地，偏壓板120是帶負電的DC偏壓板。應當理解，如果需要，偏壓板120可以帶正電。可以在等離子體區域的上方和/或下方使用彭寧阱，使得等離子體區域中的電離物質可以在特定方向上受到排斥或吸引。優選地，如果使用潘寧阱，並且存在偏壓板，則潘寧阱的極性與偏壓板的極性相反。磁場還可以用於在等離子體區域內引起離子的運動並且可以在期望的向量或方向上推動正離子和/或負離子。

參照第4A和4B圖，示出了處理模組20的實施例。模組20包括其中安裝有複數個電極100的外殼22和至少一個出氣口116。外殼22被配置為支撐流體輸送系統40的電極100和出氣口116。

出口116可以設置在擴散板(未示出)內，該擴散板有助於分配載流體和攜帶的顆粒或流體。在第4A和4B圖所示的實施例中，氣體管114與出氣口116設置在一起。氣體管位於電極100的相對上方。在優選實施例中，出氣口116位於電極100之間的反應間隙110上方。由此出氣口可以將氣體集中到反應間隙110。

出氣口的數量可以等於或小於反應間隙110的數量，或者可以比反應間隙的數量多最多多2個。然而，應當理解，模組內的氣體管的數量可以是任何所需數量，以允許將流體充分輸送到電極100和/或腔室15中。

物品1示出為在模組20的相對下方，並且被配置為在模組20下方通過。在模組20下方通過物品1允許對物品1進行塗層或處理。滾輪60或載體80可用於將物品從模組的第一側運送或運輸到第二側，其中物品1’是經處理的物品。如圖所示，等離子體區域112可以跨複數個電極100延伸；如果電極通電以在反應間隙中保持等離子體。應當理解，反應間隙是可以形成等離子體的第一實例的地方，並且等離子體區域可以點燃或以其他方式激發電極100局部的氣氛，從而產生等離子體輝光。優選地，等離子輝光在多組電極100之間通常是均勻且一致的，並且允許同時處理或塗覆大得多的區域，其中可通過使用等離子炬或等離子射流來實現這種處理或塗覆。此外，由電極形成的等離子體區域優選地在待塗覆的物品1上方，從而除非需要，否則不需要等離子體直接與物品1相互作用。流體，例如載流體、霧化單體、單體蒸氣、單體氣溶膠和/或納米粒子可以從出口116進入腔室15。流體可以從孔向外分散124，或者可以以足夠的壓力供應以形成柱126流體。分散的流體124可用於將流體散佈在電極100上並提供不同流體密度的區域。這可以有助於形成橫跨複數個電極100延伸的等離子體區域112。或者，流體柱可以被點燃並形成等離子體流。在一些實施例中，該等離子體流可用於形成點塗層或更集中的塗層。與傳統的等離子體射流不同，等離子體流是非熱等離子體，其中等離子體流體可以在到達電極100以點燃或激發等離子體流體之前噴射到開放室15中。因此，注入腔室15的流體可在到達電極之前與腔室15內的局部流體混合。這種形成等離子體的方法還可以允許腔室15內沒有從出口114噴出的其他氣體被夾帶或收集以運送到反應間隙110。

可選地，出口116的尺寸可以隨著噴嘴或其他流動方向或流量限制裝置的插入而變化。出口116可裝配有螺紋或安裝裝置，該螺紋或安裝裝置可接收噴嘴以改變進入腔室15的流體的流動類型或分散狀態。噴嘴也可用於將流動引導至所需方向。如果需要，噴嘴也可以配備螺線管、虹膜或閉合件以密封噴嘴。當在腔室15中使用複數個塗層或處理時，這可能特別有用，因為可以選擇性地打開或關閉出口。

第4B圖包括複數個圓形電極，反應間隙110是圓形電極100的中心到中心的距離，因為可以在相反極性的電極100之間形成等離子體。可以使用其他電極橫截面，這具體根據所需的待形成等離子體、所需的塗層、或所需的電極冷卻或等離子體溫度而定。冷卻系統45可以與電極100一起使用以將護套和/或芯的溫度冷卻到理想的溫度範圍。這可以幫助減少對被處理的物品1的損壞。冷卻系統可以被配置為與電極100的流體通道108連通。

可以在物品1下方提供偏壓120，該偏壓可以用於將物品和/或流體從模組 20 吸引到物品1。偏壓也可以用於向等離子體區域112賦予視覺效果。例如，可以使用偏壓來產生更均質的等離子體和更均勻的等離子體，這可以產生更理想的塗層。偏壓可以是電偏壓，例如DC偏壓。

處理物品1的方法可包括向物品提供聚合物，該物品具有大體片材或平面形式，其中聚合物已通過等離子體聚合形成。物品1可具有暴露在可由系統10處理的表面處的至少一種纖維或紗線。聚合物可通過在大氣壓下的等離子體形成，其中等離子體的能量足以引起單體的聚合，以及足以將聚合物隨後粘合到物品1上。塗覆到物品1上的聚合物塗層的厚度可與等離子體的密度、塗覆時間和引入等離子體區域的單體的體積相關。

在另一個實施例中，載流體和霧化物質可以由輸送系統40輸送到腔室並通過擴散板(未示出)分散到腔室中。擴散板可以設置在電極100上方，使得氣體可以大致均勻的速度更均勻地分佈到電極100上。這可以減少點塗抹，其中點塗抹可以通過使用來自出氣口116 的加壓氣體來實現。

在另一個實施例中，模組20可以配備一系列鐳射器，這些鐳射器可以識別相對位於所述模組20下方的物品的位置。一旦識別出位於模組20下方的物品，直接位於物品1上方的電極可以選擇性地開啟物品1以形成所需的等離子體。通過這種方式，整個模組20不需要被激活或通電，這可以具有特定的價值，因為可以節省諸如電力、等離子氣體、單體和納米粒子之類的資源，因為不會將這些資源提供給不在物品1上方區域內的模組20。

在另一個實施方案中，提供了一種用於在載體上沉積納米粒子的方法，包括以下步驟：霧化包括納米粒子的膠體溶液（或懸浮液）並將該溶液引入等離子體區域中並且將納米粒子沉積在大氣等離子體中的所述載體的表面上。

納米粒子可以是小分子的聚集體，或幾百到幾千個原子的集合，形成顆粒，顆粒的尺寸在1nm到100nm的範圍內。較大的顆粒也可以由載流體攜帶，與單體結合，或通過單體的氣霧化或蒸發進行傳輸。

溶膠-凝膠可用於產生用於等離子體沉積塗層的所需納米粒子。本公開的方法可以使用任何期望的產生納米粒子的方法。雖然優選使用納米粒子來形成塗層的一部分，但是如果較大的粒子，例如微粒，如可有效地輸送至塗層區域，則也可替代地使用。

在另一個實施方案中，塗層可以由溶膠-凝膠塗層形成，該塗層包括單體和/或已經水解的納米粒子。溶膠-凝膠可包括矽基化合物，例如四乙氧基矽烷(TEOS)，其可適用於向物品1提供排斥功能。可根據所需的最終功能使用其他溶膠-凝膠。

因為一些溶膠-凝膠塗層可能表現出脆性行為，所以可以摻入有機化合物或分子。這可以通過使用有機改性的前體化合物來實現，例如環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷（GLYMO）、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷（MEMO）、丙基三甲氧基矽烷（PTMO），並且可以使用任何其他預定的前體化合物。任何前體化合物可作為溶膠-凝膠的一部分以改進可塗覆到物品1上的塗層的性質。前體還可賦予塗覆到物品1上的塗層至少一種功能性質。

在進一步的實施方案中，系統10適於將無機鹽和金屬鹽輸送到等離子體區域。當鹽與等離子體區域相互作用時，鹽可被分餾，並且元素粒子可能沉積在物品上。例如，可以將銅鹽引入等離子體區域，使鹽離子化，從而可以使銅與鹽的任何其他元素分離。優選地，引入等離子體區域的鹽包括反應性非金屬和金屬。優選地，反應性非金屬是室溫下的氣體，例如氧氣。

可以將具有鹽的溶液注入或提供給霧化器，並且該溶液蒸發成氣霧劑。汽化可以通過任何常規方法實現，並且可能涉及熱汽化方法、超聲處理方法和蒸發方法。在一些實施例中，還可以通過霧化器實現昇華。由於單體和含有納米粒子的流體可能需要相對較大的液滴以允許有效地攜帶顆粒，因此可以通過使用單體和/或納米粒子的壓力和溫度來控制液滴的大小。等離子體流體可用於將液滴運送到等離子體區域112。優選地，液滴大小在0.1nm至500μm的範圍內。

蒸氣和載流體的組合可以形成氣溶膠，其中汽化的流體是液滴，而載流體是攜帶所述液滴的氣體。應當理解，雖然氣溶膠可以傳輸納米粒子，但一些納米粒子在轉化為氣溶膠之前可能需要結合或溶解在溶膠-凝膠溶液中。因此，當這些氣溶膠進入等離子體區域時，結合或溶解的納米粒子可能會被分離並返回到金屬或元素狀態，然後其可以沉積到物品1上。

溶膠-凝膠法是一種通過金屬-氧聚合物的生長在溶劑中形成分散的無機材料的方法。該化學反應基於無機聚合反應。金屬醇鹽 [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] 作為分子前體，然後通過水解和縮合反應生成金屬氧聚合物。首先生成反應性羥基，然後進行縮聚反應。

在I類雜化有機-無機材料中，有機和無機組分通過弱鍵(範德華、離子鍵或氫鍵、疏水-親水準衡)連接在一起。這些材料將允許形成相對較大多樣性的結構，並將最終性能賦予塗覆到物品1的塗層。

例如，有機染料可以嵌入溶膠-凝膠基質中。例如，夾帶在無機網路中的有機分子可以是混合材料。通過有機染料、無機離子或分子對溶膠-凝膠基質進行摻雜，基質仍處於溶液中，可能會產生至少一種特性，例如；螢光、光致變色或非線性光學 (NLO) 特性。

有機分子例如羅丹明、吡喃、香豆素、卟啉、酞菁和螺吡喃，作為NLO染料可以被包埋在無機網路例如二氧化硅、鋁硅酸鹽或基於過渡金屬氧化物的凝膠(ZrO ₂、TiO ₂)中。所選擇的無機基質可用於改變所形成塗層的折射率和/或機械性能。無機分子前體（醇鹽）、染料和催化劑在通用溶劑中混合。然後可以將混合物水合以開始縮聚，使染料分子均勻地捕獲在聚合物中。染料與無機基質之間的弱相互作用（氫鍵、範德華力等）是染料在結構內分散的原因，也可能有助於產生塗層的最終性能，例如光回應性能。

溶膠-凝膠無機基質通常是多孔結構，通常具有大約1nm大小的孔。通過將本體浸入含有可聚合有機單體和催化劑的溶液中，可以用分子填充該結構的孔。然後有機聚合可以通過以下方法中的至少一種進行；等離子體聚合、紫外線照射或加熱過程，或其組合。系統10可以適合於用合適的輻射發射器用至少一種類型的輻射處理物品1。有機功能分子也可以與有機單體混合。苝染料以及酶和卟啉也可以加入這些材料中。這些類型的含有苝染料、酶和/或卟啉的材料可能對具有更長鐳射特性的感測器和複合材料有益。

可以通過在單體/聚合物中加入無機填料來調節聚合物共混物的機械性能。常規方法是將聚合物（或預聚物）和無機顆粒混合在一起。這類混合物的高粘度可能會導致顆粒團聚。材料內產生的不均勻性降低了聚合物-填料的相互作用。可以可選地使用溶劑來減少均勻性問題。

這些技術也可用於產生可在物品1上形成殼型陶瓷塗層的陶瓷流體。MgO、Al ₂O ₃和SiO ₂的粉末可與可溶性聚合物混合，通過改變有助於霧化的溶質濃度來調節凝膠的粘度。在聚合期間，系統10可以更均勻地分佈來自溶膠的顆粒，這可以消除非均質凝膠的缺點。複雜陶瓷可以由系統10沉積，並且可以通過等離子體或通過傳統的燒制方法烘烤、燒制或以其他方式硬化。

溶膠-凝膠的均勻性也可以通過將無機顆粒嵌入聚合物中來改進。典型的方法包括將聚合物和金屬醇鹽在合適的溶劑（醇或 THF）中混合在一起。然後可將催化劑和水加入混合物中並原位進行縮聚。當兩相之間形成的弱相互作用足以迫使兩個網路在分子水準上相互滲透時，即可實現最佳均勻性。這些材料具有良好的光學性能，可以通過調整二氧化硅：有機物比例來改變這一光學性能。

II類材料是混合結構，其中有機和無機組分通過強共價或離子共價化學鍵接枝在一起。用作II類雜化物的起始構建單元的分子至少具有兩個不同的官能團：烷氧基（R-OM鍵），它應該在水的存在下經歷水解縮合反應並形成氧代聚合物骨架，以及在水解反應中穩定的金屬-碳鏈。穩定的金屬-碳鍵的性質取決於金屬陽離子的性質。也使用多羥基化配體、有機酸、對羥基酸、對二酮和相關衍生物的絡合。

膠體可以包括流體中的顆粒混合物。顆粒可以均勻地分佈在整個流體中，流體可以是液體，或者在凝膠的情況下可以是固體。顆粒在流體中可以是可溶的或不可溶的，顆粒可以是有機物、無機物或無機鹽。

在一個實施例中，可以使用膠體溶液，膠體溶液呈各種形式，例如；液體、凝膠或漿液。膠體溶液是介於懸浮液和真溶液之間的中間體，其中所述懸浮液是包含分散在液體中的微小顆粒的異質介質，所述真溶液一種或多種溶質在溶劑中處於分子分裂狀態。在液體形式中，膠體溶液可稱為“溶膠”。膠體溶膠-凝膠溶液也可稱為膠體溶膠或土壤。

在有機介質中由納米粒子的前體合成溶膠-凝膠，該製備可包括以下步驟：步驟(a):有機金屬前體或金屬鹽在有機或水醇介質中的水解-縮合；步驟(b)：通過成熟、生長使穩定和分散的納米粒子在有機或水醇介質中成核；步驟(c)：任選地通過將粒子分散在有機聚合物或低聚物中和/或通過任何類型的反應性有機官能團使粒子表面官能化來形成有機-無機雜化溶膠。

在具有不同前體(准金屬鹽、金屬鹽、金屬醇鹽)的有機介質中的溶膠-凝膠合成可用作包含納米粒子的溶膠-凝膠。

因此，如果納米粒子是通過沉澱合成的，則納米粒子可以直接穩定在合成過程中使用的溶劑中或者稍後被膠溶。任一種方法仍可能產生懸浮液。

無論選擇何種製備途徑，納米粒子前體都可以選自：准金屬鹽、金屬鹽、金屬醇鹽或這些物質的混合物。例如，納米粒子的鹽或醇鹽前體的金屬或准金屬可以選自：矽、鈦、鋯、鉿、鋁、鉭、鈮、鈰、鎳、鐵、鋅、鉻、鎂、鈷、釩、鋇、鍶、錫、鈧、銦、鉛、釔、鎢、錳、金、銀、鉑、鈀、鎳、銅、鈷、釕、銠、銪和其他稀土，或這些金屬的金屬醇鹽。納米片可以選自：石墨烯、碳、二硫化鉬、聚(l-乳酸) (PLLA)、矽、錫、銅、鋅、上述的氧化物、TiO2、Nb2O5、ZnO、Co3O4、MnO2、WO3、KNbO3、氮化硼和分層雙氫氧化物納米片。可以將多於一個納米片應用於塗層，並且任選地可以將納米粒子和納米片的混合物應用於物品1，或存在於所塗覆的塗層內。可以按照與本文所述的納米粒子的方法類似的方法來塗覆任何納米粒子。可選地，納米片可用於形成納米管。在另一個實施例中，可以向物品1或塗層提供納米管。納米管可包括以下至少一種納米管；碳納米管 (CNT)、氮化硼納米管 (BNNT)、碳化矽納米管 (SiCN)、銀納米管、埃洛石納米管 (HNT)、生物玻璃納米管、介孔納米管、BCN 納米管、脂質納米管 (LNT)、DNA 納米管、氮化鎵納米管、矽納米管、膜納米管、鈦納米管(及其氧化物)和隧道納米管(TNT)。應當理解，上述納米管列表並非詳盡無遺，並且可以使用任何理想的納米管。

應當理解，納米管可以包括所有類型和結構的納米管，包括扶手椅碳納米管、鋸齒形碳納米管和手性碳納米管。可以按需使用其他類型的納米管，例如單壁納米管和多壁納米管。每個納米管可以形成為具有在10nm至1000nm範圍內的大致均勻的直徑。納米管可以任選地沿它們的長度具有不同的直徑，並且可以具有任何所需長度。

納米線和納米纖維也可以在塗覆等離子體聚合材料之前、同時或在塗覆所述等離子體聚合材料之後塗覆到物品1上。納米線和納米纖維可以類似於納米粒子分散；然而，它們可能具有更長的結構，這有助於嵌入塗層中。納米纖維和納米線的直徑可能在10nm到1000nm之間，但是與納米管不同的是，材料的芯不是中空的。一些納米線和納米纖維的直徑可能在200nm到600nm的範圍內。納米線的長寬比可以大於600，但一般可以大於1000，而納米纖維的長寬比可小於1000，但不大於10。納米纖維可具有中空區域或孔，然而，這些不會延長材料結構的長度。應當理解，納米材料可應用於膜，該膜可應用於例如食品和食品包裝領域。納米線和納米纖維可由以下材料形成，這些材料包括但不限於；矽、鍺、碳和各種導電金屬，如金和銅。任何預定的金屬或金屬氧化物可用於形成納米線或納米纖維。這些類型的納米材料可用於導電、計算和計算科學應用。納米纖維可以任選地由有機材料形成。

不同的納米材料可用於不同的應用。例如，納米管、納米纖維、納米線和納米粒子的使用可用於半導體應用或導電應用。這可能適用於柔性導體或柔性半導體。這些應用可能包括可穿戴感測器、可穿戴電子設備和可變形設備，這些設備可用於移動和計算設備。納米管也可能具有在結構中攜帶藥物的潛力，該藥物可以在目標部位緩慢釋放。例如，使用帶有應用於繃帶或其他醫療器械的納米材料的塗層可以適用於藥物的緩慢或受控釋放，而無需去除繃帶，同時還降低了非生物相容性遞送方式產生細胞毒性的可能性。諸如此類的應用可以具有廣泛的應用範圍並且可以允許在預定的時間段內施用期望的藥物。在其他實施例中，納米纖維和納米線可特別用作可允許形成導電製品1塗層的導電材料。在另一示例實施例中，隧道納米管可用於醫療設備，特別是可植入醫療製品1。

可以將納米材料的任何所需組合塗覆到塗覆到製品的一種或多種塗層，並且多種納米複合材料可以由本文所述的等離子體聚合方法形成。應用的每種納米材料可能具有共同的功能，或離散的功能。例如，第一納米材料可用於導電目的以吸引異物，而第二納米材料可用於抑制異物，與異物相互作用或破壞異物。

在另一個示例中，金屬鹽的水溶液可以被還原成膠體金屬納米粒子。在激發溶液內的鹽時，還原反應可在等離子體區域112內發生。這可以允許形成聚合物，同時還允許將鹽還原成至少部分元素形式。然後可以用等離子體形成的聚合物嵌入、結合或以其他方式固定元素金屬。與傳統的等離子體處理系統不同，整個塗層可在聚合物的整個厚度上形成所需的交聯，因為幾乎所有單體或超過60%的單體在通過等離子體區域時都被分餾。更優選地，至少80%的單體被分餾，或超過95%的單體被分餾，或超過97%的單體被分餾，或超過98%的單體被分餾，或超過99%的單體被分餾。相比之下，常規方法只能激活或激發預塗塗層的最上部，這可能僅引起塗層的部分聚合或部分交聯。因此，與用本系統10可獲得的塗層相比，這些塗層可能更弱或更不耐用。

分餾百分比將與系統的整體效率有關，並且還可能與等離子體密度和注入腔室15中待聚合的單體的體積有關。

在另一個實施例中，溶膠的製備方式如下：可以例如通過在溶液中使用有機或無機還原劑利用金屬納米粒子的前體合成金屬納米粒子的溶液，具體選擇的工藝選自：在乳液介質中還原金屬鹽；以及有機金屬或金屬前體或金屬氧化物的化學還原。

不管工藝如何，還原劑可以選自以下組中的至少一種：多元醇、肼及其衍生物、醌及其衍生物、氫化物、鹼金屬、半胱氨酸及其衍生物、抗壞血酸及其衍生物。金屬納米粒子的前體可以選自上述金屬鹽或金屬或准金屬鹽中的任一種。

在另一個實施方案中，可以通過製備分散在溶劑中的納米粒子的混合物來製備溶膠。然而，無論獲得溶膠的方法如何，都可以使用一種以上的溶膠，並且使用一種或多種方法來獲得各個溶膠中的每一種。

在另一個實施方案中，例如通過摻雜顆粒或通過混合顆粒，該方法中使用的溶膠可以包含金屬氧化物的納米粒子，例如，至少一種金屬氧化物，選自：SiO ₂, ZrO ₂, TiO ₂, Ta ₂0 ₅, HfO ₂, ThO ₂, SnO ₂, VO ₂, In ₂O ₃, CeO ₂, ZnO, Nb ₂O ₅, V ₂O ₅, Al ₂O ₃, Sc ₂O ₃, Ce ₂O ₃, NiO, MgO, Y ₂O ₃, WO ₃, BaTiO ₃, Fe ₂O ₃, Fe ₃O ₄, Sr ₂O ₃, TiO ₃, Cr ₂O ₃, Mn ₂O ₃, Mn ₃O ₄, Cr ₃O ₄, MnO ₂, RuO ₂，或這些氧化物的組合。上述氧化物僅是示例性的，其他金屬氧化物也可用於溶膠內。

獲得的溶膠的納米粒子的尺寸完全由其合成條件控制，特別是由前體、溶劑、pH、溫度或任何其他預定條件的性質控制。

例如，在本文提及的應用中，納米粒子優選具有1至100nm的尺寸，這特別是為了能夠產生例如厚度範圍為0.1至50μm的薄層或塗層。

除了納米粒子外，溶膠還包括來自其製造過程的載流體，稱為生長培養基。該載流體是有機或無機溶劑，例如上述文獻中描述的那些溶劑。它可以是例如選自水、醇、醚、酮、芳烴、烷烴、鹵素和這些的任何混合物的液體。這種載流體的pH值取決於溶膠的製造過程及其化學性質。

在獲得的溶膠中，納米粒子分散並穩定在它們的生長介質中，並且可以通過溶膠的製備工藝和所使用的化學物質來促進這種穩定和/或分散。

因為溶膠也可以包含有機分子，所以有機分子可以用於穩定溶膠中的納米粒子和/或可以幫助納米粒子官能化的分子。

可以將有機化合物添加到納米粒子中以賦予它們預定的特性。例如，通過空間效應在液體介質中穩定這些納米粒子會產生稱為I類混合有機-無機材料的材料。控制這些顆粒穩定的相互作用較弱，具有氫鍵或範德華力的靜電性質。

納米粒子可以在合成過程中通過引入合適的有機礦物前體或通過在膠體表面接枝而用有機化合物官能化。上面已經給出了例子。這些材料被稱為II類有機-無機材料，因為有機成分和礦物顆粒之間存在很強的相互作用，具有共價或離子共價性質。

雜化材料的性質不僅取決於用於構成溶膠的有機和無機組分的化學性質，而且取決於這兩種化學物質之間可能出現的協同作用。

溶膠在其注入期間的溫度可以在例如環境溫度(20°C)至低於其沸點的溫度的範圍內變化。有利地，可以控制和改變用於其注入的溶膠的溫度，例如從0℃到60℃，或任何其他預定溫度範圍。溶膠然後可能具有不同的表面張力，這取決於塗覆的溫度，導致或多或少快速的碎裂機制並且當它進入等離子體時有效。因此，溫度會對所獲得的塗層的品質產生影響。這在使用大氣等離子體時特別有利，因為可達到的一般溫度低於熱等離子體射流的溫度。

例如以液滴形式注入的溶膠，進入大氣等離子體區域112，溶膠在該區域在等離子體的剪切力的作用下爆炸成複數個液滴。可以調節這些液滴的尺寸以賦予沉積塗層和納米粒子分散體所需的微觀結構。優選地，液滴的平均尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。此外，微觀構還可以通過等離子體區域中的等離子體類型、頻率、功率、等離子體密度和液滴的溫度而改變。

使用霧化器將溶膠轉化成液滴並將液滴分散到載流體中。載流體的速度可以將汽化的溶膠引導到待聚合的等離子體區域112中。電極之間的等離子體的溫度可以是大體均勻的溫度，使得在整個等離子體區域112中更均勻地發生分餾。在分餾期間，納米粒子可以適於在分散之前團聚。離開等離子體區域112的粒子優選均勻地分散到下方的物品1上。

出於顯而易見的原因，待塗覆的基材優選相對於等離子體射流定位，使得納米粒子的投射被引導到待塗覆的表面上。通過不同的測試可以輕鬆找到最佳位置。根據所選的投射條件和所需沉積物的微觀結構，針對每個應用調整定位。

沉積物的生長速率對於製造精細結構層的工藝來說是高的，主要取決於液體中材料的品質百分比和液體流速。結合系統使用的方法可以提供從0.01μm/min到100μm/min的納米粒子塗層的沉積速率。沉積速率可以通過改變所提供的單體或溶膠-凝膠的體積以及電極的配置和提供給電極的功率來改變。

可以沉積到物品1上的薄層或塗層的厚度在0.1μm至50μm的範圍內（每分鐘曝光）。塗層內的納米粒子可以比在溶膠凝膠中的尺寸更小，或者約為幾納米到大約1微米。納米粒子可以可以選具有以下特性中的至少一種特性：多孔、緻密、純淨和均質。優選地，該系統允許在塗層內保持起始溶膠的至少一種特性，並且可以用於控制以下特性中的至少一種特性：孔隙率、密度、均勻性、奇異化學計量（混合溶膠和其他混合物）、納米結構（尺寸和結晶相）、晶粒尺寸、在具有複雜形狀的物體上均勻沉積的厚度、在所有類型的基材上沉積的可能性，無論其性質和粗糙度如何。

可以用不同的溶膠對相同的物品1或基材200重複操作一次及多次這一操作。溶膠可以具有不同的組成和/或濃度和/或粒度，使得可以塗覆不同塗層的連續層或者以組成梯度沉積。這些連續層的沉積可用於例如具有電特性的層（電極和電解質）、具有光學特性的層（低和高折射率）、具有熱特性的層（導電和絕緣）、擴散阻擋層和/或具有受控孔隙率的層。

噴塗工藝可以在工業上應用，因為其特殊性和其創新性尤其體現在注入系統，該注入系統可以適用於工業中已經存在的所有熱噴塗機；體現在溶膠-凝膠溶液的性質；以及體現在選擇等離子體條件以獲得具有投射粒子特性的納米結構塗層。

在另一個實施例中，可以提供用於塗覆基材200的表面的系統10。系統10包括：非熱等離子體、能夠產生等離子體流的出氣口、等離子體氣體儲存器、納米粒子的溶膠儲存器、用於相對於等離子體移動基材200的裝置、以及用於蒸發溶膠儲存器使得溶膠蒸氣可由載流體攜帶的霧化器。

有利地，系統10包括分別包含加載有納米粒子的幾種溶膠的複數個儲存器，這些溶膠由於它們各自的組成和/或直徑和/或濃度而彼此不同。系統10還可以包括含有用於沖洗、消毒或清潔流體輸送系統的溶液的清潔儲液器。

載流體和溶膠的流速和體積取決於以下因素中的至少一個因素；混合室內的壓力、使用的泵、出口116和氣溶膠液滴的尺寸。

氣溶膠通過出口116以可以在1巴到5巴範圍內的壓力離開氣體管。腔室15的內部壓力優選地處於平衡狀態，但優選地處於相對高於系統外部的環境大氣壓力的壓力。

出口116 可以是允許將氣霧劑引入腔室15的任何形狀。例如，出口116 可以是圓形、狹縫、正方形、矩形、卵形或任何其他預定形狀。可選地，氣體管的壁厚可允許形成成角度的出口導管、螺旋導管或任何其他預定結構，其可使氣溶膠流體運動，或幫助氣溶膠分散到腔室15中。

出口116 相對於電極 100 平面的取向可以在20到160度之間變化，其中90 度是指與等離子體區域112垂直。出口116也可以相對於等離子體區域112移位。由此，可以引導汽化溶膠和載流體注入等離子體區域。這種取向可以優化膠體溶膠的注入，從而優化投射到基材表面上的塗層的形成。

優選地，流體儲存器是恒溫控制的，以便在進入混合室時控制和改變溶膠的溫度。可以進行這種溫度控制和這種修改以幫助汽化並且還改進可以幫助汽化和/或聚合的溶膠的表面張力。

在另一個實施例中，可使用直接注入系統將氣溶膠提供到腔室15中。通過使用該系統10，納米粒子的穩定懸浮液可直接注入腔室而不是在混合腔室中蒸發並且由載氣攜帶到腔室15。

系統10可以允許將塗層塗覆到物品1上，其中沉積的納米粒子的尺寸與溶膠的尺寸相同，粒子均勻分佈在塗層中，均質狀態的保持，以及控制沉積塗層的孔隙率。該系統優選地適於允許大於 70 wt％的汽化流體沉積到腔室15 中。該系統還提供相對低溫的塗層以塗覆到物品 1，這對於熱敏溶膠以及不能經受較高溫度或長時間高溫的物品1而言是有利的。相對較高的溫度可以是100℃或更高。

來自系統10的塗層可以成功地塗覆和沉積到具有承載表面粗糙度的物品1上，同時還保持機械抗性和粘附塗層。

系統10可應用於需要獲得納米結構塗層的一個以上的技術領域。系統10可用於提供相對於納米粒子分散、塗層厚度和顆粒尺寸(特別是關於附聚顆粒)相對均勻的塗層。包含金屬和/或氧化物的塗層可用於製造耐腐蝕的物品1。

耐磨複合塗層的沉積。耐高溫塗層的沉積，如耐火材料和複合塗層的沉積。涉及表面相對運動（摩擦學）相互作用的塗層的沉積，例如耐磨複合塗層和/或潤滑劑。

涉及能量轉化和儲存的塗層的沉積，例如：-涉及太陽能光熱轉化的塗層。為此，可以使用例如呈活性材料堆疊形式的膠體溶膠塗層，例如用於電極和電解質，例如用於固體氧化物燃料電池、電化學發電機，例如鉛電池、鋰離子電池和例如超級電容器。在另一個例子中，塗層可以進行催化反應，這可以用於生產用於氣體淨化、燃燒或合成的負載型催化劑。

塗層在例如在汽車、電信、天文學、航空電子和設備領域生物和醫學分析中的微機電(MEMS)或微光機電(MOEMS)系統上的沉積。

還可以實現包含納米結構的塗層的應用，其可以用於製造燃料電池、電子元件和導電膜。

在本創作的優選實施例中，大氣等離子體是冷大氣等離子體。冷等離子體可以是部分或完全電離的氣體，其溫度範圍為 -20℃至 100℃。

可用於形成塗層的一部分的納米粒子可以是金屬、金屬氧化物、金屬合金或其混合物的納米粒子。任選地，納米粒子是至少一種過渡金屬、其相應氧化物、過渡金屬合金或其混合物的納米粒子。

納米粒子可選自：銀、鋁、鎂、鍶、鈦、鋯、鉻、鎢、鐵、鈷、鎳、鉑、銅、金、鋅、錫、鉛、其氧化物、或任何其他預定金屬或合金。其他合適的納米粒子可以包括以下組中的至少一個：二氧化鈦、氧化銅、二氧化鋯和氧化鋁。在另一個實施例中，可以使用的系統選自：金/鉑(AuPt)、鉑/釕(PtRu)、鎘/硫(CdS)和鉛/硫(PbS)合金。

一些納米粒子在性質上可以是微動力學的並且可以由選自下組的前體產生；氫氧化三苯基錫、醋酸三苯基錫、硫酸鉈、磺胺嘧啶銀、硝酸銀、硫甲基三苯基鉛、硫酸銅、多硫化鋇和前面提到的其他前體或納米粒子。應當理解，所生產或使用的任何與人的皮膚或組織接觸的納米粒子最好是無毒的，並且最好是無腎毒性的。

用於形成等離子體的等離子體流體選自：氬氣、氦氣、氮氣、氫氣、氧氣、二氧化碳、空氣或其混合物。應當理解，等離子體氣體優選地是惰性氣體，其不與注入或提供到等離子體區域的單體或納米粒子的化學反應相互作用。等離子體流體混合物的使用可用於改變在物品1上形成的結構或塗層。例如，可使用具有0.01%至5%範圍內的氧濃度的氬氣來改變正在形成的塗層。與純氬氣氛或大於 99% 相比，由氧氣和氬氣形成的等離子體可允許聚合結構更加多孔或相對更加開放。在一些實施例中，相對於不存在氧氣的塗層而言，使用氧氣可使塗層具有通道或離散結構，這些通道或離散結構可用於暴露納米粒子或納米片的更大表面積。以這種方式形成的塗層可用於增加離子擴散或離子轉移，或在某些應用中可用於促進組織生長。所使用的納米粒子或納米片可以抑制病原體或延長停留時間，這可能對實驗室使用或測試有用。

任選地，溶膠-凝膠還包含可以改變兩個表面之間的表面張力的表面活性劑或表面活性劑化合物。這種表面活性劑的一個例子是檸檬酸鈉。

根據本創作的用於沉積納米粒子的方法涉及包含納米粒子的膠體或懸浮液，其中納米粒子通過等離子體區域並沉積到物品1的表面上。

利用該系統具有許多益處，例如去除通常是資源密集型的傳統濕塗層加工方法。此外，將納米粒子和/或等離子體聚合單體沉積到基材表面上還可以更好地控制塗層並降低塗層內含有污染物的可能性。此外，利用該系統還可用於塗覆低表面能的物質，否則這些物質可能難以或不可能塗覆。例如，低表面能可能與疏水性或接近疏水性的材料相關，並且可能希望還塗覆具有更低表面能的材料。

塗層可以通過活化低表面能表面的表面來實現，該表面可以是塗層或基材表面，從而提高新塗層或新顆粒的附著力。此外，通過能夠更容易地塗覆低能量表面，可以實現更薄塗層的塗覆。這是因為塗層不需要與塗層的其他部分包封或粘合以獲得耐用的端部塗層。因此，可以通過系統10實現更薄的塗層，其可以位於一側或不需要包封基材的紗線或纖維。此外，使用系統10，可以將粒子沉積到具有低表面能的表面上並且可能比傳統的塗層方法更真實。這對於通常具有防水性且通常用於個人防護設備領域（例如長袍和面罩）的聚醯胺而言尤為重要。

鑒於上述內容，系統10可用於提供抗菌或抗病原體塗層的更薄塗層，這些塗層也可應用於傳統上難以或不可能塗覆的表面。此外，塗層的厚度可以在納米範圍內而不是微米或更大。系統10還可以適於僅塗覆多孔基材的一個表面，而不覆蓋或保護所述多孔基材的第二側，否則使用常規處理方法無法實現這一目的。這種塗層技術也可用於面罩、醫用長袍、個人防護設備和其他一般一次性的醫療用品。

可以使用任選的表面活化步驟，其將物品1暴露於等離子體中。這可以增加與物品1接觸的後續顆粒的粘附力，例如納米粒子和聚合物塗層。初步的等離子體處理還可以控制塗層（包括納米粒子）和物品1之間介面的表面特性。

納米粒子的膠體溶液可以通過本領域已知的任何預定方法製備，並且可以選擇性地注入混合室，然後混合室可以與單體和/或載流體混合。

在另一個實施例中，納米粒子簇可以沉積到物品1的表面上並固定到物品1的表面上，或者嵌入在結合或固定到物品1上的聚合物塗層中。沉積的納米粒子可以被組織成納米粒子簇的包，這些納米粒子簇的粒徑通常與初始膠體懸浮液的粒徑相同。

納米粒子在被引入等離子體區域時可以接收電荷，這可以有助於簇形成。簇的優點在於它們可以允許在物品上更集中的釋放位置。釋放位置可以是可以釋放或擴散病原體抑制作用的位置。例如，釋放位置可適於擴散或釋放可破壞細胞壁或其他病原體結構的離子。

系統10可以適於將包含納米粒子的溶膠-凝膠注入等離子體區域。溶膠-凝膠在注入等離子體區域之前可以被霧化或蒸發。

該系統可以適於將以下物質中的至少一種注入等離子體區域中：膠體溶膠、膠體溶膠-凝膠溶液和納米粒子。優選地，沉積的納米粒子的結構組成和尺寸大小通常與進入等離子體區域之前的納米粒子相似。

在另一個實施例中，當納米粒子通過等離子體區域時，可能希望納米粒子分解，或以其他方式減小結構或尺寸，使得納米粒子可以分散在塗覆到物品1的整個塗層中。使用這種方法應用納米粒子可以避免使用穩定添加劑，例如分散劑或表面活性劑，這在應用納米粒子時在本領域中是常見的。

因此，該方法可以提供將納米粒子和/或聚合物塗層塗覆到物品1的表面的簡化過程。

優選地，塗覆到物品上的塗層本質上是均質的，其中納米粒子均勻地分散在處理過的表面上。可選地，該系統可以適於將納米粒子供應到供應到等離子體區域的流體中，使得物品1的預定區域塗覆有納米粒子而其他部分未塗覆有納米粒子。

溶膠-凝膠可以提供許多用於獲得穩定的納米粒子膠體懸浮液的物理化學途徑。溶膠-凝膠構成的軟化學尤其可以利用非常多的無機或有機金屬前體合成多種不同的金屬氧化物。

溶膠-凝膠還可以例如使用水熱或在溫和條件下，允許在相同溶膠中合成不同結晶相的無機顆粒。在這種化學中，粒子的成核發生在液體介質中。

混合膠體溶膠可包含納米粒子的混合物；不同性質的金屬氧化物，金屬氧化物納米粒子和金屬納米粒子的混合物和/或由另一種金屬氧化物摻雜的金屬氧化物納米粒子。

此外，溶膠-凝膠的納米粒子的尺寸也可以有助於所述納米粒子的均勻分佈，因為溶膠-凝膠中的納米粒子可以以均勻的顆粒尺寸或已知範圍的顆粒尺寸提供。

優選地，有限地暴露於等離子體不會永久地改變一些納米粒子的性質，從而允許納米粒子在塗層內以預期的方式起作用或表現。或者，納米粒子可以通過暴露於等離子體而永久改變，並且在暴露之後可以被認為是“活化的”。這可允許在物品1的表面或塗層的聚合物部分內發生化學反應或物理反應。例如，一些納米粒子可以帶電荷塗覆或者可以與塗層或等離子體流體形成氧化物或化合物。

如果在等離子體處理之前已經使用了物品1，那麼可以任選地清潔希望被塗覆的物品1的表面以去除有機和/或無機污染物，這些有機和/或無機污染物會阻止成功沉積或塗覆在其上表面。此外，清潔製品還可以提高塗層的附著力。可以通過物理、化學、輻射或機械清潔方法對物品1進行清潔。在另一個實施例中，當物品1經受等離子體時可以進行物品的清潔。

溶膠-凝膠法可以包括一系列反應，其中可溶性金屬物質水解形成金屬氫氧化物。溶膠-凝膠法涉及金屬前體（鹽和/或醇鹽）的水解-縮合，使顆粒在生長介質中易於穩定和分散。

溶膠-凝膠是一種膠體體系，其分散介質是液體而分散相是固體。溶膠-凝膠在本文中還可稱為“膠體溶膠-凝膠溶液”或“膠體溶膠”。納米粒子可以分散並穩定在膠體溶膠中。優選地，溶膠-凝膠形成為納米粒子的尺寸和納米粒子的分散具有所需的均質性。

在溶膠-凝膠內可以提供一種以上的納米粒子，每個納米粒子都適合於預定的功能。例如，第一納米粒子可以是殺生物納米粒子，而第二納米粒子可以是在物品1的表面反應的反應性納米粒子。

此外，根據本創作，溶膠-凝膠可例如包含金屬的金屬納米粒子，金屬選自：金、銀、鉑、鈀、鎳、釕或銠、銅，或由這些金屬組成的不同金屬納米粒子的混合物。

根據本創作，例如在本文提及的應用中，納米粒子優選具有1至100nm的尺寸，這主要是為了能夠生產薄層或塗層，例如厚度範圍為0.1μm到 50 μm的薄層或塗層。

因為溶膠-凝膠可以包含有機分子以穩定納米粒子，所以分子可以適於使納米粒子功能化。也可向納米粒子提供有機化合物以賦予所需特性。

溶膠-凝膠可以與載流體混合，載流體可以是單體和等離子體氣體的混合物。然後可以將混合物注入等離子體區，或分散到等離子體區。優選單體和/或溶膠-凝膠被霧化，從而有助於將單體和/或溶膠-凝膠(或其中的納米粒子)輸送到等離子體區域。此外，霧化還使供應到等離子體區域的混合物的大部分在等離子體區域內成功電離，或者以其他方式使單體更有效聚合。

優選地，溶膠-凝膠、單體和等離子體流體的溫度是可調節的，使得外部條件的變化不會影響由載流體攜帶的單體或溶膠-凝膠的體積。

等離子體的動能和熱能用於將聚合的單體和納米粒子分散到物品1上。可以在物品1的表面上形成具有複數個納米結構沉積物的塗層，聚合物塗層聚合以及將均勻分佈的納米粒子嵌入和/或封裝在塗層內。通過使用這種方法，可以避免傳統的濕法塗覆工藝，這是有利的，因為這些方法不能提供相對於本創作的納米粒子的可靠分佈。此外，由於可以避免傳統的塗覆方法，因此更能保證將所需體積的納米粒子固定到物品1上。

雖然將納米粒子塗覆到物品1的本方法具有許多優點，但該方法對於不能經受濕處理方法的製品特別有利。例如，紡織品、織物和其他基材可以用常規濕塗層方法並通過本文公開的塗覆方法來適當處理，但是使用所述傳統方法不能將塗層塗覆到電子設備上。因此，將納米粒子塗覆到物品的本方法在電子學方面可能具有特別的優勢。

在一個實施例中，單體是納米粒子的懸浮液，使得單體和納米粒子統稱為“溶膠-凝膠”。如本文所討論的，其他類型的溶膠-凝膠可以與系統10一起使用。任選地，溶膠-凝膠可包含最終塗層組合物的一部分並與一種或多種其他溶膠-凝膠、蒸發流體或蒸發流體混合以形成塗層。

本創作的方法可以在相同的基材表面上使用不同組成、濃度和/或粒度的溶膠-凝膠多次實施。將多於一層塗覆到物品1上可有利地用於提供提供不同功能特性的塗層，或者如果需要層壓效果則可有助於提高耐磨性。

在另一個實施例中，該系統可以適於塗覆導電塗層，其中該塗層包括已經通過等離子體處理工藝塗覆的納米粒子。

可以通過模板和點塗方法來塗覆塗層。點塗可以是聚焦塗覆方法，其可以在物品1上留下“點”或局部塗層或沉積物。點塗方法可以任選地利用模板或其他覆蓋物來更準確地將塗層塗覆到物品1上。當物品1相對於模組20發生位移時，模板將阻止或阻擋部分物品被塗覆，這會在物品1上留下模板的印記。

如果沉積美觀的塗層，例如光致發光塗層、反射塗層、導電塗層或任何其他可以在預定條件下觀察到的塗層，則這點可能是特別有利的。

任選地，可以實現聚焦點塗布，使得在塗覆模板時物品1不會相對於模組20移動。

第一處理可以包括納米粒子，然後該納米粒子被不導電的塗層覆蓋。這可以允許在服裝和其他電子織物中使用導電塗層。此外，還可以使用本文所述的方法形成柔性膜。

電極100的間距可以是任何期望的間距。電極100可以由具有所需直徑的平行的、接地的、中空的圓形或橢圓形管構成。優選地，電極100具有均勻的間距，使得在使用期間不太可能發生可能損壞電極100的電暈放電。間距可以具有最大距離，從而可以形成期望的等離子體密度。此外，優選地，電極100包括均勻的直徑或橫截面積。

看到第5A至5C圖，示出了可以安裝在處理頭中的電極的幾個實施例。第5A圖顯示了具有圓形芯的圓形電極。電極100的芯102容納在尺寸與芯102的直徑相對應的通道106中。這可以在通道106和芯102之間提供相對緊密的配合，使得在使用時芯102保持在通道內的軸向運動最小。

應當理解，芯102和護套04可以是同心的形狀，護套104的外部形狀的尺寸設計成大體對應於芯102的形狀。在另一個實施例中，形成的芯106具有流體通道108，流體通道108在使用時允許流體通過以冷卻電極100。用於冷卻核心的流體可能包括：例如，水、惰性氣體、氧氣、氮氣和冷卻液。流體也可使產生的等離子體運動，該運動可通過增加或減少通過通道106的冷卻流體的流速而改變。

第5B圖圖示了具有矩形芯102的矩形電極護套104。電極100是“刀片”電極，因為電極的長度超過電極的寬度。可選地，電極100可以具有一個或複數個允許冷卻劑通過的流體通道108。冷卻劑可包括惰性氣體、水或任何其他預定流體。

第5C圖示出了可以結合系統使用的電極100的又一個實施例。電極100包括複數個冷卻通道108。每個冷卻通道108的尺寸可以與為電極芯102形成的芯通道106相同。可選地，每個通道106、108可以配有各自的芯102，芯102可以是提供電源以激發等離子氣體。應當理解，需要成對的電極100來形成可以形成等離子體的區域。每個通道優選地在電極護套104中均勻地間隔開，在外端的通道具有到外表面的厚度，該厚度等於通道之間的間距。可以根據芯102的幾何形狀和要形成的所需等離子體使用其他形狀和配置。

電極的外表面的形狀是“體育場”形狀，或更簡單地是具有圓形末端的矩形。具有圓形末端可以降低單體和/或顆粒在電極100上積聚的可能性，並且還可以降低來自系統的潛在不利流體流動。優選地，電極100成形為促進流體流向待塗覆的物品1。

參照第6圖，示出了具有第一塗層210的基材200，第一塗層210是病原體抑制層，賦予抗微生物特性或病原體抑制特性。第一塗層210可以包括分散有納米粒子的聚合物，其選自：鈦、鋁、鋅、金、銀、銫、銅、鈣的硫酸鹽、鍶、鋇、硫化鋅、硫化銅、二氧化鈦和鋇沸石、黃銅、雲母、滑石、高嶺土、莫來石或二氧化硅、它們的氧化物和任何其他預定的無機或有機納米粒子。此外，鉛或汞化合物也可能有一些用途，具體取決於應用。基材上的第一塗層210的厚度可以在5nm到200nm的範圍內，但是如果需要，可以根據基材的速度和模組20的沉積速率塗覆更厚的塗層。納米粒子可以是接近純的金屬（純度大於95%，或更優選純度大於99%）、金屬合金或任何其他上述金屬的硫化物或硫酸鹽。

塗層210可以是聚合物塗層，其通過等離子體聚合工藝形成並且可用於嵌入以將納米粒子固定到物品。塗層210將具有上表面212和將與物品1接觸的下表面214。第一塗層210的上表面如果沉積在第二塗層220上則可直接接觸第二塗層220。類似地，第二塗層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，上表面塗覆有第一塗層210。應當理解，物品1的一個以上的表面可塗覆有第一和/或第二塗層。

其中塗層接觸、結合物品1或與物品1反應的表面被稱為介面。類似地，第一塗層和第二塗層之間的表面也可以稱為塗層之間的介面。由於可以向物品1提供任意數量的塗層，因此每個鄰接塗層可以具有各自的介面。

塗層的聚合物可以是功能塗層，或者可以僅用於將納米粒子固定到物品1上。任選地，在進行等離子體處理之前，物品1上或物品1中包含一種或多種納米粒子。雖然第一塗層和第二塗層的厚度通常相同，但第一塗層和第二塗層可各自具有預定的厚度。此外，雖然塗層210、220示出為大體線性的，但是可以通過任何期望的方式對塗層進行蝕刻，使塗層呈波浪形或具有紋理。可選地，可以使用模具、熱處理或進一步的等離子體處理來紋理化一個或複數個塗層的表面。對塗層表面進行紋理處理可以改善以下至少一項：另一待塗覆的塗層的附著力、抓握性、手感、柔軟度、表面保持力或塗層的任何其他預定特性。

參照第7圖，顯示了物品1的另一個實施例。該物品是基材200，基材200包括具有納米粒子的第一層210和作為功能塗層的第二層220。第一層的納米粒子的離子可以適於通過第二層釋放、轉移或擴散，使得第二層的表面可具有病原體抑制作用。第二層220可以是可用於減緩離子從第一層210擴散的保護塗層，或者可以是功能層，提供以下至少一種功能化；阻燃、紫外線吸收、自清潔、疏水、親水和/或抗菌。也可以應用本領域已知的其他功能化。

參考第8圖，示出了具有納米粒子的第一塗層和不具有納米粒子的第二塗層的基材200。第一塗層210和第二塗層220可以使用模板來塗覆，模板覆蓋物品1的一部分，在這種情況下物品1是基材200，使得可以塗覆期望的塗層，並且模板可以被移除並且用第二模板代替，第二模板可以是第一模板的底片，這樣第一塗層之間的任何間隙或間隔都可以用第二塗層填充。通過這種方式，第一塗層和第二塗層可以被塗覆在基本相同的平面內。或者，不需要第二模板並且將第二塗層220塗覆在第一塗層210和基材200上。這可以在第二塗層的上表面上引起起伏或表面紋理。第一塗層210的納米粒子216可以是導電納米粒子，或者可以用圍繞它的聚合物形成導電塗層，從而可以允許電流通過。這種塗層可用於柔性電路、電子服裝或其他導電目的。可選地，第二塗層216也可以包括納米粒子226。這種類型的塗層可能是有利的，因為可以用可以選擇性地提供功能的可變塗層處理製品1。

第9圖示出了物品1的另一個實施例，其是具有第一和第二塗層210、220的基材200。第一塗層210被直接塗覆到基材200上，第二塗層220被塗覆到第一塗層的上表面上。第一塗層210和第二塗層220中的每一個都包括納米粒子216、226，它們可以是相同或不同的納米粒子。如果納米粒子216、226相同，則用於將納米粒子固定到物品1表面的聚合物可以不同，具有任選的相應功能特性。形成多層塗層也可用於形成疊層，疊層可作為納米粒子離子擴散的屏障，或可用於轉移、減慢或抑制離子或納米粒子在塗層之間反應或擴散的速率。第二層的下表面可以化學或機械地結合到第一塗層的上表面。

可選地，可以在一層或多層之間設置底漆或中間層，其有助於結合等離子體處理或由等離子體形成的塗層。底漆也可用於影響物品1的上表面處的化學反應，從而可以獲得所需的性能。例如，底漆可用於改善物品與第一塗層1之間的結合。在另一個實例中，底漆與塗層之間的化學反應可增加或降低具有塗層的物品的剛度。通過使用其他底漆或腔室15內的當地大氣條件，可能需要並應用其他特性。

在另一個實施例中，可以蝕刻塗覆到物品1上的塗層以露出大量沉積在基材上的納米粒子。在又一個實施例中，可以在接收塗層之前或在塗層過程中蝕刻物品1。蝕刻可以幫助沉積納米粒子，並且可以提供凹槽，其中納米粒子或塗層可以以相對較大的厚度沉積在該凹槽中。

在用等離子系統10處理物品1之前，可將其他物理或化學氣相沉積工藝應用於物品1。因此，該物品可以接收複數個塗層，其中將這複數個塗層塗覆到到物品1的不同區域，或可將這些塗層分層或以其他方式層壓到物品1上。在另一個實施例中，可在塗覆聚合物塗層之前沉積納米粒子或納米片。在聚合物塗層之前先塗覆納米粒子或納米片可塗覆更高濃度的納米粒子和相對更薄的聚合物塗層。通過這種方式，納米粒子可至少部分露出，或從聚合物塗層的表面突出。因此，使用該方法可以增加離子擴散速率，這對於病原體抑制治療可能特別有用。可選地，蝕刻步驟可用於暴露至少一部分沉積的納米顆粒或納米片的，這可以改善離子的擴散，從而提高具有所述塗層的襯底的病原體抑制能力。

任選地，可以使用蝕刻步驟來暴露沉積的納米粒子或納米片的至少一部分，這可以改善離子的擴散，從而改善具有所述塗層的基材的病原體抑制能力。

在至少一個實施例中，優選地，至少一個塗層具有病原體抑制納米粒子，使得該塗層可用於破壞、抑制、殺死或以其他方式使與塗層表面接觸的病原體失活。

在一個優選的實施例中，病原體抑制塗層包括銅和/或銀作為病原體抑制材料。已經觀察到銀和銅對細菌有影響，銀離子和銅離子通過與反應基團結合來使目標細菌中的蛋白質變性。這種結合會導致病原體沉澱和失活。銀也被證明可以抑制酶和代謝過程。陽離子物質被靜電吸引到帶負電的細菌細胞壁。陽離子抗菌肽已被證明對目標細菌調節機制具有抑制作用。

因此，本創作還提供了一種組合物，該組合物包含用作抗病原體劑的上述納米粒子。納米粒子可以適當地配製在合適的載體、塗層或溶劑中，例如水、甲醇、乙醇、丙酮、水溶性聚合物粘合劑，例如聚醋酸乙烯酯 (PVA)、環氧樹脂、聚酯等，以及偶聯劑、抗靜電劑代理。可以使用生物材料的溶液，例如磷酸鹽緩衝鹽水 (PBS) 或模擬生物流體 (SBF)。

藥劑的應用可通過以下任一方法實現；噴塗、電噴塗、浸漬、等離子塗層和等離子聚合。可以使用其他工藝來獲得合適的塗層。

作為防護服的製品可由任何合適的纖維或織物製成，例如天然或人造纖維。天然纖維包括棉花、羊毛、纖維素（包括紙材料）、絲綢、毛髮、黃麻、大麻、劍麻、彈性材料、木材、竹子。人造纖維包括聚酯、人造絲、尼龍、Kevlar ^®、萊賽爾 (Tencell ^®)、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚（羧基苯氧基）磷腈 PCPP、玻璃纖維（玻璃）、陶瓷、金屬、碳。衣物可以選自：面罩（外科口罩、呼吸面罩）、帽子、頭巾、褲子、襯衫、手套、裙子、連衣褲、手術服（磨砂）等。這種衣服可以特別用於控制感染很重要的醫院。

根據另一個實施例，提供了一種減少和/或預防病毒傳播的方法，包括將如上定義的納米粒子組合物塗覆到過濾器上。納米粒子組合物的應用可以通過等離子體處理或等離子體聚合工藝來實現。

參照第6至9圖，示出了物品1的實施例，其示出為基材200。基材200可以是薄膜、紡織品、織物或任何其他所需的大體平坦的表面。病原體抑制層可以通過系統10塗覆到基材200上。病原體抑制層可以是例如第一塗層210或第二塗層220。雖然優選用塗層處理平面表面，但塗層可以塗覆到不規則或有紋理的表面或三維物體，例如電子設備或電子設備的週邊設備。可以將多於一層的塗層塗覆到物體或基材1的表面以產生所需的功能性或病原體抑制處理。

紡織品或織物可以包括以下至少一種：尼龍、聚醯胺、人造絲、聚酯、PP、PET、PE、芳綸、丙烯酸、丙烯酸酯、紙、羊毛、絲綢、棉、亞麻、Kevlar ^®、萊賽爾 (Tencell ^®)、玻璃纖維、玻璃、機織織物、非織造織物、針織織物、編織織物、絕緣材料、合成材料和纖維、天然材料和纖維、有機材料或任何其他可能適用於服裝、PPE、面罩、篩檢程式、窗簾、床上用品、牆壁覆蓋物的材料, 和軟墊產品。應當理解，織物是由紗線、長絲、股線或纖維形成的基材200，這些紗線、長絲、股線或纖維以規則或有序的方式互連（機織或針織織物）或在非織造織物的情況下粘合在一起。這些織物在纖維、紗線、長絲或股線之間具有孔隙或間隙，這使得這些織物具有透氣性，這是服裝以及許多過濾裝置和介質非常需要的特性。

織物的間隙和孔也可以增加織物一側的總表面積，因此塗覆到織物上的病原體抑制層也可以具有通常更大的表面積，這可能有利於捕捉或抑制病原體。病原體抑制層還可形成為使得總表面積增加或具有至少一種紋理以與更有效地抑制病原體相比增加表面積。病原體抑制層可以具有可變的厚度以允許不同的病原體抑制應用或病原體抑制潛力的時期。例如，與較薄的病原體抑制層相比或與包括分散納米粒子的常規塗層相比，相對較厚的病原體抑制層可以允許較長時間的破壞病原體。

雖然事實證明銀和銅提供此類變性作用，但其他無機材料也可具有許多可用益處，包括自清潔、自滅菌、殺生物、病原體抑制、病原體殺滅或微動力作用。

可以使用的其他金屬和無機材料可以選自：鈦、鋁、鋅、金、銫、銅；鈣、鍶、鋇的硫酸鹽；硫化鋅；硫化銅；二氧化鈦和鋇沸石；雲母；滑石；高嶺土；莫來石或二氧化硅。此外，鉛或汞化合物也可能有一些用途，具體取決於應用。沉積的金屬的平均直徑可以在0.01到200微米之間，優選在5到100微米的範圍內。

接受金屬塗層的織物可以是無機顆粒，其具有金屬或金屬化合物的第一塗層和二氧化硅、硅酸鹽、硼硅酸鹽、鋁硅酸鹽、氧化鋁或其混合物的第二塗層。

無機顆粒，即核材料可以是鈦、鋁、鋅、銅的任何氧化物；鈣、鍶、鋇和鉛的任何氧化物。可選地，如所建議的，材料可以是硫化物或硫酸鹽。優選可以使用接近純的金屬或金屬合金來形成用於病原體破壞層的納米粒子。然而，還應當理解可以使用其他化合物，例如硝酸銀(AgNO ₃)或二氧化鈦(TiO ₂)。

術語“病原體破壞層”將在本文中用於描述已經通過等離子體方法或等離子體聚合方法沉積的材料。該材料可包括上述任何無機材料，並用於殺死、破壞、抑制或以其他方式破壞與沉積表面接觸的病原體，或從沉積表面釋放的離子。

病原體破壞層可通過化學氣相沉積、物理氣相沉積或溶膠凝膠沉積或其組合沉積到基材上。病原體破壞層可以是第一塗層，和/或第二塗層，和/或塗覆到物品1上的另外的塗層。

將病原體抑制層塗覆到基材200上可以提供增強的病原體抑制基材。此外，病原體抑制層織物和病原體截留或污垢/化學物截留過濾介質的組合提供了多種功能，包括但不限於；病原體控制、化學控制和污垢控制，同時在使用時保持低壓降和高水流量。這對於空氣過濾、水淨化和過濾以及其他流體捕獲和清潔應用可能特別有用。這也可能特別用於實驗室提取系統和個人防護設備、面罩和衣服。

此外，由於塗層可用於對面罩的表面進行一般消毒或去污，因此在醫療環境中使用的以前一次性使用的面罩或罩衣可多次使用，不會出現過濾性能下降或嚴重下降，也不會出現任何安全性問題或安全性的明顯下降。這對於季節性流感、感冒、COVID 毒株或任何其他病毒過濾裝置的口罩特別有利。

過濾介質可以是能夠過濾、保留或捕獲移動到與過濾介質相同的平面中的顆粒的任何基材。過濾介質可帶正電荷或負電荷以吸引相反電荷的顆粒。此外，過濾介質可以是非織造材料或大體上多孔的材料，其可以讓所需的流體通過同時捕獲污染物或其他顆粒。病原體抑制層可以直接塗覆到過濾介質上或可以與過濾介質結合以形成物品1。應當理解，在一些實施例中，物品1可以是過濾介質，過濾介質上塗覆有至少一個突出，其中塗覆的塗層是病原體抑制層。

病原體抑制層和過濾介質的組合可能是需要的，因為過濾介質可用於捕獲和保留病原體以允許病原體抑制層可在有效的時間內殺死、破壞、抑制或毀滅捕獲的病原體。此外，對於某些應用而言，例如過濾面罩，優選纖維之間的間隙或過濾材料的孔徑盡可能大，以獲得所需的透氣性。然而，具有較大的間隙或孔徑可能會降低物理捕獲顆粒的可能性，因此帶電纖維可用於將顆粒吸入過濾介質並保留顆粒。

在另一個實施例中，可以提供過濾基材或過濾介質。過濾介質可以包括塗有銀或銅的織物，其上塗覆有至少一種功能處理。應當理解，本文提到的任何病原體抑制沉積物都可以應用於過濾介質。任選地，可包括可用於過濾和/或捕獲污垢的膜，和/或化學截留膜，和/或病原體截留膜，或其組合。膜可以設置在基材和塗層之間，例如將塗層直接塗覆到膜上。膜可以與基材200一體形成或者可以固定或粘附到基材200上。

此外，在至少一個優選實施例中，本創作涉及塗覆有銀沉積物(或其他殺生物材料)的織物的用途。該織物可用於形成保留病原體的過濾介質，用於提供病原體殺滅功效增強的過濾介質以及用於病原體破壞或病原體抑制的防護設備。

因此，本創作的優選實施例提供了包含微生物殺滅膜的過濾介質。微生物殺滅膜包括沉積有至少一種病原體或微生物破壞膜的織物。優選地，過濾介質不包含可能會使織物或膜的孔或間隙堵塞的粘合劑層或粘合劑糊劑。

如果基材200是非織造材料，則非織造材料可以是隨機排列、高度分散並在長絲連接處粘合的連續長絲聚酯或聚丙烯纖維的片狀結構。紡粘聚酯的化學和熱性能本質上與聚酯纖維相同。纖維的紡粘結構提供了多種物理特性的組合，例如高拉伸和撕裂強度、無散邊、優異的尺寸穩定性、無介質遷移、良好的耐化學性以及可控的阻滯性和滲透性。紡粘聚酯或聚丙烯織物在各個行業中用作覆蓋物（例如，醫用罩衣或口罩）或支撐材料。這些也可用於醫療行業，也可用於其他個人防護設備或一次性產品。

紡粘聚酯或聚丙烯織物包括直的或捲曲的或聚丙烯聚酯纖維，其賦予織物不同的過濾和其他一般性能特性。據悉，捲曲纖維提供柔軟性、貼合性和更大孔隙率的特性，而直纖維產生剛度、更緊密的結構和更精細的捕集。

本創作的病原體抑制層可提供可降低病原體活性並由此降低潛在危險病原體在表面上持續存在的表面。例如，Sars-COV-2 病毒已被證明可以在某些表面上停留數天，當病毒暴露在處理過的織物上時，其停留時間可能會減少到 5到 60分鐘之間。優選地，在60分鐘後，高達99.9%的暴露於表面的病原體被滅活。

任選地，如果基材包括纖維，則基材200可以在纖維結構內形成有至少一種抗菌或抗病原體化學品或納米粒子。例如，基材200的纖維除了還包括除了病原體抑制層外同樣可以釋放離子的銀或銅納米粒子。

在一個實施例中，納米粒子可形成連續塗層或膜的至少一部分，其可符合基材10的一般表面形貌。納米粒子可被保護、覆蓋或在沉積後對其塗覆功能塗層，這有助於減少納米粒子從基材10上脫落下來。功能塗層的特性可以包括以下至少一種：阻燃、紫外線吸收、自清潔、疏水、親水和/或抗菌。也可以應用本領域已知的其他功能化。

病毒傳播的減少和/或預防可以定義為在暴露於處理過的織物後已知濃度的病毒的傳染性病毒滴度減少至少99.9%。優選地，傳染性病毒滴度的減少至少為99.9%、99.99%或99.999%。病毒暴露於處理過的織物後病毒的滅活證明了病毒傳播的減少和/或預防。

在其他實施例中，納米粒子可以適當地配製在合適的載體、塗層或溶劑中，例如水、甲醇、乙醇、丙酮、水溶性聚合物粘合劑，例如聚乙酸乙烯酯（PVA)、環氧樹脂、聚酯等，以及偶聯劑、抗靜電劑。也可以使用生物材料的溶液，例如磷酸鹽緩衝鹽水 (PBS) 或模擬生物流體 (SBF)。溶液中納米粒子的濃度按重量計可以在0.001%至約20% 的範圍內。然後這些納米粒子可以形成可以塗覆到基材10上的塗層。

在另一實施例中，物品1可包括多於一個病原體抑制層，其可釋放離子以抑制病原體。允許多種病原體抑制離子存在於表面以更有效地抑制病原體可能是有利的。

在進一步的工藝中，物品1可以在經系統10處理之前通過物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)工藝進行處理。等離子體增強PVD或CVD工藝也可以使用（如果需要用到的），並且在本文中僅稱為“PVD”和“CVD”。通過 PVD 或 CVD 方法塗覆的材料可以是薄膜的形式，也可以是大致均勻的塗層。

因此，本公開預期了一種用於塗覆PVD或CVD膜的方法。在該處理期間，電極100從具有PVD/CVD塗層的物品1相對移位，從而防止或以其他方式限制不利的等離子體條件。例如，在存在導電材料或表面的情況下可能會形成電暈放電或其他可能損壞物品1的等離子體。

使用上述方法塗覆薄膜的主要優點是塗層的總厚度可以在納米級到微米級，並且可完全用不到粘合劑，因為粘附性是蒸氣冷凝到可提供原子鍵合的基材上的一種特性。這也可以有助於減少複合材料或多層結構的層之間的距離，從而使帶靜電的材料在與PVD/CVD膜或塗層和/或抗病原體塗層中的至少一種組合時相對更有效。另一個優點可以是允許形成相對更薄和更靈活的結構，因為粘合劑可能會降低所形成結構的整體性能。雖然注意到粘附性取決於接觸的兩種材料的機械性能，但氣相沉積的使用可以提供至少一個弱粘合，該粘合可以通過另一塗層或處理來封裝或保護，例如可以由系統10塗覆的塗層來封裝或保護。粘合也可能受到蒸氣與基材的相對接觸角以及蒸氣溫度和冷凝速率的影響。

塗覆到物品1的膜的金屬納米膜形態也可以對許多特性發揮重要作用，例如抗病原體特性、導電特性、表面粗糙度、反射率、美學特性等。因此，系統10可用於塗覆塗層，該塗層可保護通過PVD/CVD工藝塗覆的膜或塗層，這還可有助於降低膜的一種或多種其他性質的氧化或化學變化的速率。來自系統10的等離子塗層可以賦予其他特性，例如疏水塗層。通過系統10塗覆較薄塗層的明顯優點在於塗覆的膜的發射率特性幾乎不會受到添加的保護塗層的影響，或者通常觀察不到膜的發射率有受到任何影響。通過這種方式，可以產生優異的反射率和低發射率的表面，這是本領域目前的工藝無法實現的。

此外，由於PVD、CVD和系統塗層方法都可以作為一側塗層（即不浸漬或以其他方式通過處理包封）應用，所描述的方法可能具有主要優勢，用於將所需的特性賦予基材的一個表面，同時在沉積或塗覆之前使基材的第二表面大體相同。這樣的方法在本領域中是不可用的，更不用說用這種相對薄的塗層厚度來塗覆。

任選地，可以以任何期望的配置塗覆多層膜和等離子體塗層。等離子體塗層也可以在PVD或CVD處理之前塗覆，從而可以獲得改進的粘附力，或者可以在用金屬膜或塗層沉積之前將保護塗層塗覆到基材上。任選地，PVD或CVD塗層夾在兩個等離子體塗層之間，並且可以用作電子織物或其他所需導電材料的導電層。

沉積的膜也可以通過塗覆的等離子塗層蝕刻。這種蝕刻塗層可以用等離子流塗覆以聚焦蝕刻位置，或者用模板塗覆。可以使用其他蝕刻技術來選擇性地蝕刻金屬膜的至少一部分。蝕刻可以通過塗覆到金屬膜上的溶膠-凝膠來實現，該金屬膜可以包含有機或無機納米粒子。任選地，可以使用金屬膜之上和之下的層來蝕刻所塗覆的金屬膜。蝕刻也可以通過等離子體蝕刻工藝來實現，該工藝可以將納米材料暴露在基材上的至少一層塗層內。蝕刻也可用於對基材的表面進行改性或基材上的塗層以改變基材的功能。例如，蝕刻可以增加基材的親水性。應當理解，表面改性也可以賦予基材或其上的塗層其他所需的功能。其他暴露方法可以包括化學蝕刻，或者可以使用化學腐蝕來暴露至少一種納米材料。在另一實施例中，可使用研磨工藝來研磨或粗糙化表面以增加所塗覆塗層的表面積，或暴露其中的納米粒子或納米片。蝕刻還可用於促進目標區域中細胞或組織的生長，因此可用於癒合或醫學應用。

任選地，可以向基材200塗覆一層以上的相同材料的塗層，其中第一塗層塗覆到基材上表面，第二塗層塗覆到第一塗層210的上表面212。或者，第一和第二塗層210、220可以塗覆到基材200的上表面和下表面。很明顯，在這兩種極端情況下，繼續沉積，將形成材料相同但納米級結構和形態非常不同的模，因此具有非常不同的特性，例如密度、粘附行為等。任選地，病原體抑制層可以設置在自清潔層之下，使得物品1的表面可以自清潔（例如去除油漬）並抑制接觸物品表面的病原體。

例如，自清潔TiO ₂或AgNO ₃層可以塗覆在病原體抑制層上，例如包含銅或銀離子的層。來自銀或銅層的離子可能會擴散到自清潔層的上表面，並為細菌、微生物、病毒或其他生物物質創造不利的環境。或者，自清潔塗層可以是塗覆到提供自清潔塗層的物品1的初級塗層。塗層暴露在陽光下時可能與水反應生成羥基自由基。這些自由基可能會分解吸附在塗層表面的有機分子和微生物。可以將諸如水的流體塗覆到塗層上，該塗層可以被吸收並且可以去除或基本去除表面上的灰塵、污垢、油和其他污染物。也可以塗覆其他自清潔塗層，並且可以具有不同的活化或清潔反應，但是應當理解，系統10可以塗覆任何自清潔塗層。

自清潔塗層可應用於服裝、醫療器械、經常接觸的物品、車輛、飛機和公共設施。可以將複數個塗層塗覆或重新塗覆到物品1上，使得期望的特性可以去除污垢、污漬、油或其他預定污染物。

應當理解，當粒子直徑小於約20 nm時，使用磁性納米粒子或塗層形成病原體抑制層可表現出超順磁性。因此，粒度的管理可以具有超出病原體抑制特性的應用，或者可以補充所述病原體抑制特性。例如，電子設備可能對超順磁性有特殊用途。

本創作的物品1還可用作空氣或水過濾介質。這些過濾器可用於淨化流體或捕獲流體中不需要的污染物。過濾介質優選由具有病原體保留介質和病原體抑制層中的至少一種的基材形成。任選地，該實施例中的病原體抑制層可以是膜或沉積/塗覆到用於過濾介質的膜上。任選地，膜可以是包括基材200和通過等離子體聚合工藝形成的至少一個塗層的物品1。

在另一個實施例中，物品1可以是防護屏障，例如罩衣、牆壁覆蓋物、懸垂物、窗簾、片材或用於形成對環境的屏障或屏障以減少或抑制流體或流體中的顆粒，例如病原體滲透。

病原體保留介質可用於通過提供物理屏障或提供可吸引和捕獲病原體的靜電荷來捕獲病原體。這是因為病原體帶有電荷，電荷可以被帶靜電的基材吸引。至少一種病原體保留介質可以包括在物品1內，並且還可以包括可以是病原體抑制層的塗層以允許物品1捕獲病原體然後抑制或破壞病原體。應當理解的是防護屏障和過濾介質可以由相同的基材和塗層構成。因此，本文對術語“過濾介質”的引用也可指“防護屏障”。可以被病原體保留介質捕獲的任何病原體可以被來自塗層中納米粒子的離子殺死或抑制，或者被塗層的化學作用（如果它是殺病毒的或殺生物的）殺死或抑制。

過濾介質還可以包括污垢或化學保持過濾介質，用於在較大顆粒與病原體抑制層相互作用之前捕獲較大顆粒，以減少過濾器的可能出現的生物污染。術語“生物污垢”在本文中是指微生物在病原體抑制層或與過濾介質相關的另一塗層的表面或孔上的積聚。

在另一個實施例中，可以提供一種過濾介質（未示出），該過濾介質包含至少兩個帶有或不帶有病原體抑制層的膜。膜也可適用於限制流體的流動。每個膜可以與基材200或病原體抑制層粘合。用於固定基材和膜的粘合劑可能會降低膜的機械性能，因此可能不利於使用。然而，將膜和基材200熱結合在一起可以克服這些缺點。此外，可以將非織造中間層（未示出）用作粘合層以減少對過濾介質膜的不利影響。

任選地，過濾介質可以限制沿第一方向的流體流動並促進沿第二方向的流體流動。通過這種方式，過濾介質可以是雙向過濾介質，其可以插入到傳統的過濾器濾芯或其他過濾器保持裝置中。例如，過濾膜可用作水淨化過濾介質或可安裝在空調單元內的過濾介質。過濾介質的其他應用可包括呼吸裝置、面罩、儲水罐、泵、供應管線、淨水裝置傢俱用紡織品、地基、土工織物或需要過濾和病原體抑制的其他應用。

在一個實施例中，過濾介質可以是空氣過濾器。空氣過濾器可用於去除空氣中的污染物，這些污染物通常是指固體顆粒。空氣過濾器通常用於潛水空氣壓縮機、通風系統和任何其他對空氣品質很重要的情況，例如空調裝置。空氣過濾器包括在封閉空間（例如建築物或房間）中過濾空氣的裝置，以及用於處理病毒材料的裝置或腔室。因此，其他具有保護功能的物品（例如窗簾或紗窗）也可被視為空氣過濾器。

空氣過濾器可由紙、泡沫、棉過濾器或紡絲玻璃纖維過濾器元件組成。或者，空氣過濾器可以使用帶有靜電荷的纖維或元件。機械空氣過濾器有四種主要類型：紙、泡沫、合成材料和棉。物品1的任何所需基材可帶正電荷或負電荷。由於大多數病毒通常帶負電，基材可以帶正電，使得基材或其纖維可以通過病原體抑制層的離子吸引病毒並捕獲病毒以被抑制或破壞。這也是有利的，因為帶電纖維可以允許形成更開放、因此更透氣的基材，該基材可以通過不僅僅是物理手段來捕獲顆粒，包括病毒。

在另一個實施例中，兩個或更多個基材10可以層壓在一起。每個相應的基材在層壓之前可以具有獨特的構造。所得物品1可以是適用於醫療過濾應用的構造，例如用於罩衣、外科口罩、窗簾等。多層基材（帶或不帶塗層）的層壓可用於多種應用，並可允許包含不同結構和組成的多個病原體抑制層。可以層壓兩個以上的基材以提高過濾性能或改進消毒性能。應當理解，本文中的術語“消毒”是指通過抑制、捕獲、殺死或以其他方式破壞病原體從表面清潔或去除所述病原體。消毒可能需要幾秒鐘到幾小時，具體取決於病原體破壞層的特性和病原體破壞層的年齡或表面形貌。

在另一個實施例中，物品1可以是屏障，其包括一個或複數個基材200和基材200上的至少一個塗層。每個相應的基材200可以具有可用於任何所需功能目的的獨特構造，例如疏水性、親水性、帶靜電、病原體抑制或任何其他預定功能。類似於上面提到的層壓制品，物品1可以是適用於阻隔應用的構造，所述阻隔應用可以包括用於罩衣、外科口罩、窗簾等。複數個基材，其上可分別具有一個或複數個相應塗層，可用於多種應用，例如形成防護屏障。防護屏障可用於多種應用，例如用於；罩衣、窗簾、床上用品，或用於為環境創造任何其他所需的屏障。可以使用一種以上的基材來賦予所需的過濾，或改進物品1的過濾性能或改進消毒性能。

因此，本創作提供了更有效的用於空氣或液體過濾的消毒過濾介質。過濾器可形成為提供任何所需的特性，例如使用時的低壓降和高流速。優選地，基材可具有透氣性，允許小於4mm H ₂O/cm ²的壓差通過基材。優選地，任何過濾材料都用病原體破壞層處理。雖然織物可以包括至少一層病原體破壞層，但可以使用任何數量的病原體破壞層。每個病原體破壞層可以由相同的材料或相同的病原體抑制或病原體殺滅材料形成。堆疊佈置或堆疊構造可與織物一起使用，其可用於殺死、過濾、捕獲、減少運動，抑制、破壞或干預病原體進入人的呼吸系統。

納米粒子的使用對於許多應用可能是不利的，因為通過常規方法塗覆的基材和納米粒子之間的鍵能相對較弱，因此在使用中會發生浸出。浸出銀或其他無機納米粒子會產生許多問題和環境影響，以及對佩戴者的健康產生影響。例如，浸入水系統的銀會增加藻華並導致生態系統失衡，或者銀的消耗會導致銀中毒，從而導致皮膚永久性變色。因此，相對於本領域已知的常規溶液浸漬或填充方法或熱粘合方法，納米粒子在聚合物基質內的應用可用於增加基材和沉積的納米粒子之間的整體粘合強度。

如上文關於至少一個實施例所述，過濾介質可由任何合適的天然或人造材料製備。優選地，過濾器由可捕獲任何預定尺寸的顆粒的一般多孔材料形成。

聚酯纖維可用於製造用於過濾裝置和過濾介質的網狀結構。聚丙烯或與棉混紡的聚酯可用於生產過濾介質。其他纖維也可替代混紡製品1中的棉。稱為微纖維的微小合成纖維可用於多種類型的HEPA（高效微粒空氣過濾器）過濾器。高性能空氣過濾器可以使用塗油的棉紗布層。

或者，過濾器可用於過濾液體。這種過濾器可以由如上所述的任何合適的纖維組成。用於過濾液體的過濾器可用於過濾人類或動物飲用的可飲用液體、一般家庭用水、醫用流體，例如血漿或鹽水溶液，或注射用藥物製劑，或其他可能與患者接觸的生物液體。

根據另一個實施例，可以提供一種由纖維組成的防護服，其中所述纖維塗覆有如上定義的納米粒子的組合物。個人防護服可以是可以利用本創作的物品1或可受益於塗層或處理的衣物，其中利用等離子體工藝塗覆塗層或處理，以形成病原體抑制層。例如，個人防護服可以是面罩。這種面罩可以覆蓋使用者的整個面部或其一部分，適當地覆蓋佩戴者的鼻子和/或嘴巴的外部區域。

在本創作的一個優選實施例中，提供了一種面罩或過濾器，該面罩或過濾器由通過等離子體處理方法塗覆有病原體抑制層的纖維非織造材料構成。病原體抑制層可以是具有粘合或固定在一起的一個或複數個層以形成物品1的複合材料。物品1可以形成面罩或過濾器的至少一部分。任選地，還可以將凝膠、乳膏或其他溶液施用於物品或具有塗層的物品，所述塗層包含病原體抑制離子（例如銀或銅的納米粒子），其可用於殺死或降低至少一種病原體的活性。例如，使用氧化鋅 (ZnO) 和二氧化鈦 (TiO2) 的混合納米粒子來減少和/或防止病毒傳播。本創作的此類混合納米粒子也可用於上述方法中，或用於上述過濾器中，或用於上述防護服製品中。

在另一個實施例中，提供了一種製備過濾器的方法。過濾器可用於以下至少一種用途：空氣過濾和水過濾。該方法包括將塗有銀或銅的基材200與熱粘合層熱粘合，熱粘合層任選地包括病原體保留介質，例如非織造材料。熱粘合可以通過以下至少一種工藝進行；壓延、帶式壓延、熱風熱粘合、超聲波粘合、熱粘合、層壓和高壓釜工藝。

如果物品1將用於形成服裝，則該服裝可以選自面罩（外科面罩、呼吸面罩）、帽子、頭巾、褲子、襯衫、手套、裙子、連衣褲、手術服等。這種衣服在控制感染很重要的醫院中可能特別有用。

優選等離子體溫度低於待處理物品的熔化溫度，或者物品1暴露於等離子體的時間不足以使物品1熔化或塑性變形。病原體破壞層的塗覆可以任選地在物品1暴露於模組20的等離子體之前，或者可以在物品1在模組的處理區域內時塗覆。優選地，電極100設置在物品1的一側，並且物品不在形成等離子體的電極100之間。

還公開了一種用薄的殺生物塗層塗覆納米纖維織物的方法。該方法包括沉積殺生物材料例如膜或塗層的步驟，從而產生納米粒子塗覆的物品1。

在一個實施例中，該方法包括將物品定位在處理模組的相對下方的步驟；淨化物品和處理模組之間的局部氣氛；向處理模組的電極區域供應等離子體流體，該電極區域包括兩個或更多個電極；點燃等離子氣體以在電極區形成等離子；並且將單體和納米粒子中的至少一種提供給電極區域中的等離子體，使得單體通過等離子體聚合並且納米粒子通過單體在物品上形成塗層時的聚合而固定到物品上。

在另一個實施例中，溶膠-凝膠中的納米粒子是無機銅鹽。術語“無機銅鹽”包括相對不溶於水的無機銅化合物。無機銅鹽是離子銅化合物，其陽離子與其他無機物質的陰離子一起形成該化合物。當此類鹽靠近水時，這些化合物通常會釋放銅離子（Cu + 或 Cu ++ ）。具有低水溶性，即小於100 mg/L和小於15 mg/L 的銅鹽是可取的。這種理想的銅鹽包括鹵化銅、氧化亞銅和硫氰酸亞銅。

術語“銅陽離子釋放”通常是指將銅陽離子從由官能化劑懸浮的金屬鹽提供到微生物當前所處的環境中。在一個實施例中，例如當銅離子從鹵化銅顆粒中溶解時發生釋放。在另一個實施例中，釋放由功能化劑例如PVP介導。PVP 形成銅陽離子的複合物，直到它與微生物接觸並將陽離子移動到其外部環境中。任何數量的機制都可以導致銅陽離子的釋放，並且本創作不限於任何機制。此外，潛在的抗菌作用是從鹵化銅顆粒中釋放陰離子，例如，三碘陰離子 (I 3 - ) 是一種已知的抗菌劑。

不同的鹽具有不同的水溶性並且可用於利用塗層賦予抗病原體特性的所需釋放曲線。例如，可以將氯化鈉、碘化鋅、檸檬酸鈉、乙酸鈉和乳酸鈉添加到包含硝酸銀的塗層中以產生包含水溶性鹽的塗層。通過調整組合物中具有不同溶解度的鹽的比例，可以改變抗病原體的釋放速率以隨時間提供更短或更長的釋放曲線。這些鹽材料在用作可穿戴物品1或與可穿戴物品1一起使用時可能具有益處。

在另一個實施例中，銀鹽溶液可以轉化成氣溶膠，然後可以氣溶膠其輸送到等離子體區域。來自鹽的銀分子可以被分級並且元素銀納米粒子可以沉積到物品1上。“銀納米粒子”是指主要由銀金屬組成並且具有約1微米或更小的粒徑的粒子。納米粒子中的銀可以以其一種或多種氧化態存在，例如Ag ⁰、Ag ¹⁺和Ag ²⁺。

可能需要相對“重”分子量的單體來攜帶金屬顆粒或金屬鹽。在本創作中，單體的分子量可能需要大於160g/mol以歸類為重分子量單體。

在另一個實施例中，溶膠-凝膠可以製備為高固體溶液並且單獨使用或與其他聚合物混合使用。聚合物可以包括以下組中的至少一個；天然和合成橡膠，尤其是乳膠橡膠、丙烯腈橡膠、PVC 塑膠溶膠、PVC、聚氨酯、硅樹脂、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚醯胺、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚（對苯二甲酸乙二醇酯）、聚酯、聚醯胺、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、纖維素以及上述任何物質的衍生物和共聚物。

高固體溶液對於醫療器械可能具有特別的優勢，並且可以通過標準形式浸漬方法應用於製造導管、手套和其他浸漬乳膠產品的乳膠橡膠，並且乙烯基塑膠溶膠可以與本創作提供可浸漬和可澆注的抗菌PVC裝置混合。通過等離子處理工藝的應用允許形成適當的塗層，並且還可以同時乾燥或固化塗層，這是傳統浸漬方法所無法實現的。

賦予抗微生物特性的第一塗層可以是金屬銀或銅或在水性介質中具有極低溶解度的銀、銅和鋅的化合物。抗微生物組分也可以是銀與銅或鋅的合金。抗微生物組分應以有效的抗微生物活性水準釋放銀、銅或鋅離子。例如，有效水準的抗微生物活性可能意味著在搖瓶試驗中，在較長的時間段內，例如數月或優選數年，在24小時內至少降低2 log。

滿足這些標準的組分是銀、氧化銀、鹵化銀、銅、氧化銅(I)、氧化銅(II)、硫化銅、氧化鋅、硫化鋅、矽酸鋅及其混合物。優選銀與矽酸鋅和銀與氧化銅(II)的混合物。按重量計，核顆粒上抗微生物組分的量為顆粒核材料的0.05至20％，優選0.1至5％。本創作的一個令人驚奇的特徵是這些粉末在顯著低於現有技術材料所達到的金屬負載量下賦予活性。儘管使用保護塗層來封裝抗微生物組分，但仍實現了這一點。在實施本創作時，芯顆粒也可以任選地用約1至4％的量的氧化鋁預塗覆以確保抗微生物組分沉澱後的良好抗微生物性能。

二次保護塗層選自二氧化硅、硅酸鹽、硼硅酸鹽、鋁硅酸鹽、氧化鋁、磷酸鋁或其混合物。二次塗層用作抗微生物顆粒和其可摻入其中的聚合物基質之間的屏障，從而將與聚合物的相互作用減少到最小。這種二次塗層也被認為會影響抗微生物組分從分散顆粒擴散到聚合物基質中的速率。

任選地，可以存在單體，其可以聚合形成納米粒子分佈在其中的塗層。納米粒子可在引入等離子體區域時被活化，並可與在等離子體中形成的聚合物結合。通過這種方式，納米粒子可以更容易地粘附到表面上，並且可以降低納米粒子脫落的可能性。

一些納米粒子可以被聚合物包封，而其他納米粒子嵌入或部分嵌入聚合物塗層中。如果納米粒子被包封在霧化狀態中，則納米粒子可能具有絕緣屏障，如果納米粒子是導體，這種絕緣屏障可以降低電暈放電或不利等離子體條件形成的可能性。例如，鋁或銅納米粒子是導電的並且在進入等離子體區域時可能會使該區域變得不穩定。因此，希望粒子的尺寸和/或分佈不會導致不利的等離子體條件，和/或納米粒子在等離子體聚合過程中被單體包封或絕緣。納米粒子也可以是不導電的，直到被電荷、等離子體或化學反應激活。

病原體抑制層表面的形態和形貌也可以提供與離子擴散和病原體破壞的有效性有關的改進益處。

第一塗層和/或第二塗層的表面的地形特徵和形態特徵可能對來自病原體抑制層的離子的擴散速率具有顯著影響。納米粒子與塗層上表面之間的相對距離也可能影響離子從納米粒子擴散的擴散速率。優選地，來自納米粒子的離子被吸引到塗層的暴露面，使得它們可以更有效地抑制與物品1相互作用的病原體。

塗層的表面粗糙度優選在0 nm至100 nm的範圍內。表面上形成的穀和峰之間的高度差異將定義表面粗糙度，粗糙度參數量化表面的垂直間距，忽略水準間距。如果垂直間距大，則表面粗糙；如果垂直間距很小，則表面是光滑的。相對而言，大於50nm（中值）的表面粗糙度被認為是粗糙的，而小於50nm（中值）的被認為是光滑的。

應當理解，如果納米粒子的百分比相對較高，則塗層表面處的納米粒子可以突出高於中等表面高度並且可以增加整體表面粗糙度。

在另一個實施例中，如果需要，該系統可用於對物品1塗覆進一步的塗層或處理。例如，一張紙幣可能經常流通，並且表面可能有病原體，這些病原體可能會傳染給接觸紙幣的其他人。因此，可能需要對紙幣進行病原體抑制處理，使得紙幣可以在降低病原體轉移風險的情況下流通。在該示例中，處理相對大量的錢的銀行或其他預定位置可以使用該系統對紙幣或硬幣塗覆塗層或處理，以將透明或其他基本上不可見的塗層賦予紙幣和/或硬幣，從而減少病原體的持久性。這可能有助於減少病原體殘留在紙幣或硬幣上的機會。

可任選地，該系統可以記錄或記錄已經處理過的紙幣的序列號，如果它們相對最近已經被處理過，則可以減少暴露在其他塗層中。經處理的紙幣的記錄可以傳達給相關監管機構以獲取資金。

在另一示例中，該系統可適於處理或撤回暴露於不同條件的物品1，這可有助於在使用時保持功能。例如，車輛的外部塑膠、木材和金屬通常可能會受到水、污垢和其他碎屑的影響，這可能會導致損壞、堵塞或其他機械干擾。因此，可能需要對車輛的這些部件進行塗層或處理以提高使用時的可靠性。可以提供塗層和處理，以便槍支可以更容易地通過“泥漿測試”或其他類似測試，其中車輛的部件完全被泥漿、漿或高水分集料覆蓋。然後使用該組件來確定是否存在任何阻塞或故障。因此，具有塗層可提供顯著的優勢，這些塗層可減少不需要的物質粘附到車輛部件的表面上。塗覆到部件表面的塗層可以包括納米粒子，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體處理。塗層可能會變暗，或塗上啞光飾面，以減少塗層的反射。

因為部件可以從車輛上拆下並清潔或更換，所以可以單獨處理每個部件。這可能是有利的，因為部件的某些部分可能需要塗抹潤滑劑或其他油以實現平穩運行。在其他實施例中，該系統還適於將潤滑劑或其他塗層塗覆到物品1或其一部分上，與常規潤滑劑相比，這種潤滑劑持續的時間段要相對更長。在另一個實施例中，部件的表面可以用親油塗層處理以改善油對車輛的所需部件的粘附。其他機械、機動裝置、室外設備或易受灰塵、泥漿、水或其他室外條件影響的物品可從系統10塗覆的塗層中得益。

雖然已經提到了來自車輛和物品1的部件，但是任何其他物品都可以接受系統10的處理以賦予所需的功能，或者將納米粒子佈置到物品1上。

通常被人接觸或與人互動的物品1也可以有利地塗覆有來自系統10的塗層。例如，門把手、電話、螢幕保護膜、膝上型電腦、可攜式電腦、平板電腦、瓶子、健身器材、汽車座椅、公共交通工具座椅、飛機內飾或任何其他暴露於大量人群的物品。這些物品1可以用抗病原體處理或塗層進行處理，並且還可以任選地具有塗覆的另外的塗層，該塗層可用於保護抗病原體塗層。

由於一些納米粒子的尺寸和系統10能夠塗覆納米級厚度的塗層方面的能力，一些塗層可以允許納米粒子從塗層的上表面突出或以其他方式突出。這些納米粒子可以嵌入塗層中，或延伸穿過塗層的基本整個厚度。納米粒子可形成節點或離子釋放節點，其可抑制、破壞或殺死病原體。

任選地，用於物品1的載體可以相對於模組20是可移動的，使得在被處理時可以在模組20和物品1之間實現期望的距離。在另一個實施例中，模組適於確定系統中物品的相對位置，並且可以基於正在塗覆的處理和/或物品1的幾何形狀，自動升高或降低電極的位置，或者模組20可以升高或降低到理想的高度。

模組還可以適於在腔室15內執行清掃運動以符合待處理物品1的輪廓。如果物品包括起伏的、不規則的或非線性的幾何形狀，或者如果物品1的線性幾何形狀與模組20不平行，則這可能是特別有利的。

在另一實施例中，腔室可用臭氧(O ₃)氣體吹掃預定時間段，其可充當病原體抑制介質。然後可以清除腔室15中的臭氧，並隨後用適合等離子體處理工藝的惰性氣體吹掃。例如，腔室15可以用氬氣吹掃，氬氣也可以與提供給電極100的等離子氣體相同。通過這種方式，系統10可以進行兩步消毒和塗覆過程。

用於吹掃腔室 15 的氣體可以被捕獲和再循環以再次在系統內使用。回收系統收集的氣體中的污染物可以從回收氣體中過濾掉或去除。污染物可以在場外儲存和處置，或者可以排放到系統10外部的大氣中。

在另一個實施例中，物品1可以是其上塗覆有塗層的繃帶或敷料。當暴露於體溫時，塗層可適於熔化、溶解或變形。這對於可嵌入塗層內的納米粒子而言可能是有利的，該塗層適於清潔、處理或對區域進行消毒。如果溫度降低到閾值以下，這些塗層也可適於在熔化後固化，然後可將納米粒子重新嵌入塗層內，或減少來自納米粒子的離子擴散。任選地，塗層是可以被皮膚或其他多孔基材吸收的有機塗層。在一個示例中，繃帶或其他敷料可以塗覆有這樣的包含納米粒子的塗層，並且用於更有效地治療傷口或可能感染的區域。

此外，使單體通過等離子體區域然後到達基材上可以允許單體和/或其中的任何納米粒子的分級。這可以實現等離子體聚合，相對於傳統的紫外線、熱固化或其他塗層固化方法，這可以導致粘合位點的增加。因此，所塗覆的塗層通常優於現有技術的那些塗層，並且還可以作為整體更薄的塗層塗覆。更薄的塗層具有重量剪切、資源消耗減少和形成整體更薄的複合材料的好處。

系統10可適於完全固化或部分固化塗覆到物品1上的塗層。完全固化塗層可提供硬塗層，或具有所需功能的一般非反應性塗層。部分固化塗層也可提供所需的功能，但也可能使表面發粘、反應或處於活化狀態。部分固化的塗層對於塗覆到部分固化的塗層上的另外的塗層可能是合乎需要的，或者如果塗層要與另一塗層或表面反應或粘附，則可能是合乎需要的。任選地，完全固化的塗層可以通過稍後的進一步等離子體處理來活化，這可以允許在表面發生所要的反應或粘合。加熱可用於固化物品上的塗層，或可用於改變塗覆到物品上的塗層的粘度或粘性。加熱模組可用於輔助熱處理，熱處理可以是完成塗層的後處理過程。對塗層進行表面處理還可以允許在其上塗覆後續塗層所需的介面。

此外，與傳統的塗覆方法相比，可由系統10塗覆的塗層可降低對基材200的整體透氣性的影響。這也有助於保持預塗的柔韌性或手感。

在另一個實施例中，當通過的納米粒子在等離子體區域112內被分級時，也可引起納米粒子的團聚。這可允許粒子粘附、結合、粘合在一起或以其他方式局部接觸以用作相對較大的粒子。離開等離子體區域112的粒子優選均勻地分散到下方的物品1上。例如，幾個長度為50nm 的粒子可能會聚集形成一個長度高達150nm的粒子。然而，應當理解，顆粒之間的吸引力可以形成以更緊湊的構型而不是線性構型聚集的結構。取決於納米粒子組成，其他結構可能是自然發生的，並且可能導致在沉積過程中在物品1上形成附聚的疊層。附聚可用於增加沉積的顆粒尺寸，這可有助於形成具有納米範圍至微米範圍顆粒的塗層。沉積物中顆粒的尺寸可以與包含在起始溶膠-凝膠中的顆粒的尺寸相似或相同，並且顆粒的結晶特性也可以在沉積物中保留。

在一些實施例中，將有機分子或聚合物插入各向異性無機網路中可允許將一維或二維納米粒子塗層塗覆至物品1的表面。可將預定粒子推入線性配置的二維中，其可產生相對薄的表面塗層或分子平面塗層。線性配置可以通過使用適合於對粒子進行排序的磁場來實現，或者可以通過以期望的方式將粒子充電至自排序來實現。帶電粒子可以在聚合過程中獲得，或者在等離子體區域中進行時獲得。

雖然本創作已經參考具體實施例進行了描述，但是本創作所屬技術領域中具有通常知識者將理解，本創作可以以許多其他形式體現，與本文描述的本創作的廣泛原則和精神保持一致。

本創作和所描述的優選實施例具體包括至少一個可工業應用的特徵。

1:物品 10:系統 11:終端 12:框架 15:腔室 20:模組 22:外殼 30:電源 40:流體輸送系統 45:冷卻系統 50:混合室 55:霧化器 60:滾輪 70:再循環系統 80:載體 85:泵系統 90:提取系統 95:記憶體 100:電極 102:芯 104:護套 106:通道 108:流體通道 110:反應間隙 112:離子體區域 114:氣體管 116:出氣口 118:偏壓電源 120:偏壓板 130:載流體 140:單體供應 150:納米顆粒供應 200:基材 202:基材上表面 204:基材下表面 210:第一塗層 212:第一塗層上表面 214:第一塗層下表面 216:粒子 220:第二塗層 222:第二塗層上表面 224:第二塗層下表面 226:粒子

第1圖示出了用於處理物品的系統的一個實施例的等距視圖； 第2圖示出了包括卷對卷裝置的系統的一個實施例的側視圖； 第3圖示出了用於處理物品的系統的一個實施例的示意圖； 第4A圖示出了處理模組的一個實施例的側視圖，該處理模組可用於將塗層塗覆到物品上； 第4B圖示出了處理模組的一個實施例的側視圖，示出了可以產生的複數個等離子體區域或等離子體效應； 第5A圖示出了電極的電極護套的一個實施例的剖視圖； 第5B圖示出了電極的電極護套的另一實施例的剖視圖； 第5C圖示出了電極的電極護套的另一實施例的剖視圖； 第6圖示出了塗覆有包含納米粒子的塗層的物品的側視圖； 第7圖示出了塗覆有包含納米粒子的塗層和第二塗層的物品的側視圖； 第8圖示出了塗覆交替處理的物品的側視圖，該物品包括在預定部分中的納米粒子；和 第9圖示出了塗覆了處理的物品的側視圖，該處理包括納米粒子和另外的塗層任選塗層。

10:系統

11:終端

12:框架

15:腔室

20:模組

30:電源

80:載體

130:載流體

Claims (15)

1. 一種用於物品的塗層，其中，該塗層包括： 上側和下側 將該塗層塗覆到該物品的至少一個表面上；和 其中該塗層由暴露於等離子體的單體和納米材料形成。
2. 如請求項1所述之基材，其中當暴露於等離子體時，該單體至少部分聚合。
3. 如請求項1或請求項2所述之基材，其中納米材料和該單體是在暴露於等離子體之前被霧化的溶膠-凝膠溶液。
4. 如前述請求項中任一項所述之基材，其中單體和該納米材料在沉積到該物品上之前通過等離子體。
5. 如前述請求項中任一項所述之基材，其中一種以上的納米材料在所述塗層內。
6. 如前述請求項中任一項所述之基材，其中塗層的上側暴露於大氣中。
7. 如前述請求項中任一項所述之基材，其中塗層的上側適於與一種或多種病原體接觸。
8. 如前述請求項中任一項所述之基材，其中納米材料具有病原體抑制特性和微動力特性中的至少一種。
9. 一種處理具有病原體抑制層的物品的方法，該方法包括： 將物品放置在處理模組的相對下方； 吹掃該物品和該處理模組之間的局部氣氛； 向該處理模組的電極區域供應等離子體流體，該電極區域包括兩個或更多個電極； 點燃等離子氣體以在該電極區形成等離子；以及 將單體和納米材料中的至少一種提供給該電極區域中的等離子體，使得該單體通過等離子體聚合並且所述納米材料通過該單體在物品上形成塗層時的聚合而固定到該物品上。
10. 如請求項9所述之方法，其中納米材料適於釋放離子以干擾接觸該塗層的病原體的持續存在。
11. 如請求項9或請求項10所述之方法，其中納米材料分佈在整個塗層厚度上。
12. 如請求項9至11中任一項所述之方法，其中該處理模組識別該電極下方的物品並激活與該物品的尺寸相對應的電極。
13. 如請求項9至12中任一項所述之方法，其中納米材料由載流體攜帶至所述物品。
14. 如請求項9至13中任一項所述之方法，其中氣孔將該單體和納米材料噴射到該等離子體區域中並噴射到該物品上。
15. 如請求項9至14中任一項所述之方法，其中在預處理步驟中塗覆該納米材料，然後再將其供應給該等離子體。

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