TWI645035B - 菌晶粒子、熱傳導材料及菌晶粒子的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種菌晶粒子包含一複合殼層。此複合殼層為空心且具有一厚度。此複合殼層包括生物材料與金屬材料。生物材料可為包括細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成。金屬材料可為過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物或酸鹽類化合物中至少其中一種。藉此,可提供具有低熱傳導性的材料。
Description
本發明關於一種奈米材料製備技術,特別是關於一種菌晶粒子、熱傳導材料及菌晶粒子的製造方法。
微生物、植物及動物等的生物體在自然界中均可形成礦物。對於在生物體形成無機礦物的現象,可稱之為生物礦化。生物礦化的過程是指透過生物體中的細胞的參與,而使環境中的無機元素可選擇性地沉析在特定的有機質上形成礦物。以微生物礦化而言,可分為兩種礦化機制:生物誘導礦化(biologically induced mineralization)及生物控制礦化(biologically controlled mineralization)。
微生物的生物誘導礦化又可以分為被動形式或是主動形式。被動形式的生物誘導礦化與自然界正負離子之間非特定的鍵結,而導致礦物的表面成核生長(surface nucleation growth)與有關。主動形式的生物誘導礦化可能由結合在表面的金屬離子直接地發生氧化還原作用而轉化成礦物,或是細胞的代謝活動的副產物與自然界的離子作用而在細胞表面形成礦物。
礦物沉積在細胞中的有機基質(organic matrix)或胞囊(vesicle)的表面或內部,以使生物體對於礦物的成核、生長到組成、尺寸、在細胞內的位置等都有一定程度的控制或侷限。此過程即為生物控制礦化。由生物控制礦化作用所形成的礦物晶粒通常具有規則的結構、窄的尺寸分佈以及特定且一致的種類、晶體習性(crystal habit)等。此外,在生物誘導礦化的過程中,只要外部環境條件允許之下便可引發礦物的形成。而在生物控制礦化的過程中,由於細胞內部的環境條件(如:pH值、氧化還原電位(Eh)等)均受到細胞本身的控制,因此礦物的形成不易被引發。
生物誘導礦化作用及生物控制礦化作用已經被學者研究數十年。然而,這類研究多應用於環境保護的領域。目前尚未有任何文獻提及微生物與過渡金屬之間可產生類似於前述二種礦化作用的反應,並且利用此反應進一步開發出新穎的材料。
鑒於以上的問題,本發明在於提供一種菌晶粒子、熱傳導材料及菌晶粒子的製造方法。
在一實施例中,一種菌晶粒子,其包括複合殼層。此複合殼層為空心且具有一厚度。於此,複合殼層包括生物材料與金屬材料。其中,生物材料可為包括細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質。金屬材料可為過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物或酸鹽類化合物、其他可替代使用的過渡金屬化合物、或其任意組合。
在一實施例中,一種菌晶粒子的製造方法,其可包括將細菌置於培養基中培養一段時間以使該細菌誘發該金屬原料進行氧化還原反應、自培養基分離出濕粉材、以及乾燥濕粉材以獲得粉材。其中,培養基可包括碳源(carbon source)及金屬原料,且金屬原料為由過渡金屬化合物所構成。所獲得的粉材可包括前述的菌晶粒子。
在一實施例中,一種熱傳導材料,此熱傳導材料可包括前述的菌晶粒子。
總言之, 本發明之實施例的菌晶粒子、熱傳導材料及菌晶粒子的製造方法適用於製作一種新穎的材料,以使所獲得的材料具有優異的低熱傳導性。此外,本發明之實施例的菌晶粒子的製程簡單、成本低廉而可直接應用於工業生產。
在本文中,術語「重量百分比」係指以碳源中的碳的莫耳數為基準所計算出的重量百分比。
參照圖1,於一些實施例中,菌晶粒子10可包括複合殼層100。此複合殼層100的內部為呈現空心,且其材質包括生物材料與金屬材料。生物材料可為包括細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成。舉例而言,有機物質可僅具有細菌的細胞壁或細胞膜、以及少量的其他含碳有機物。生物材料在複合殼層中所佔的重量百分比可為5%至80%,且生物材料佔複合殼層的重量百分比高於金屬材料佔複合殼層的重量百分比。而金屬材料可由為由過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物、酸鹽類化合物或其組合所構成。於一些實施例中,金屬材料可為過渡金屬的氧化物、硫化物或硒化物。並且,金屬材料的過渡金屬元素在複合殼層中所佔的重量百分比可為3%及75%之間。
於一些實施例中,生物材料可由包括革蘭氏陰性菌(Gram-negative bacteria)的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成。舉例來說,生物材料可由包括希瓦拉氏菌(Shewanella
sp.)、潘朵拉氏菌(Pantoea
sp.)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa
)或枯草腐菌(Bacillus subtilis
)等細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成,但並不限於此。於一些實施例中,金屬材料可由釩(vanadium)、鈮(niobium)、鎢(tungsten)、鉬(molybdenum)、鈷(cobalt)或鋯等過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物或酸鹽類化合物、或其它可替代之過渡金屬化合物、或其任意組合所構成,但不包括銅(copper)及鋅(zinc)的化合物。舉例來說,金屬材料可為釩酸(vanadic acid)的鹽類化合物、鈮酸(niobic acid)的鹽類化合物、鎢酸(tungstic acid)的鹽類化合物或鉬酸(molybdenic acid)的鹽類化合物。
於一些實施例中,可依據應用上的需求及材料性質的考量,將生物材料及金屬材料適當地搭配使用。舉例來說,當生物材料由包括希瓦拉氏菌的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成時,金屬材料可由鎢酸鹽類化合物或鉬酸鹽類化合物所構成。或者,當生物材料由包括潘朵拉氏菌的細胞壁或細胞膜所構成時,金屬材料可由鎢酸鹽類化合物、鉬酸鹽類化合物或釩酸鹽類化合物所構成。
於一些實施例中,複合殼層100的內部為中空且具有一特定的厚度。此處的「厚度」指的是複合殼層的內表面上任何一點與外表面上任何一點之間的距離中最小者。於一些實施例中,複合殼層100的厚度可為介於5奈米(nm)及50奈米之間。於一些實施例中,複合殼層100的厚度可為介於20奈米及40奈米之間。此外,複合殼層可包括二半殼層,且此二半殼層為圓頂狀(dome-shaped)。
參照圖1及圖2,其中圖1即為圖2中的A-A線的截面圖。於一些實施例中,複合殼層100可為球狀(sphere-shaped)。此球狀的複合殼層100具有一直徑。以球狀的複合殼層100的內表面與外表面之間的同心球而言,此處的「直徑」指的是位於球狀的複合殼層100的內表面與外表面之間的同心球的直徑。並且,自複合殼層100的內表面上任一點與外表面上任一點至前述同心球的表面上的任一點的最短距離是相同的。於一些實施例中,球狀的複合殼層100的直徑可介於0.2微米( m)及2微米之間。於一些實施例中,球狀的複合殼層100的直徑可為1微米。
參照圖1及圖3,其中圖1即為圖3中的B-B線的截面圖。於一些實施例中,複合殼層100可為桿狀(rod-shaped)且具有一特定的寬度及長度。桿狀的複合殼層100可包括一中段部110及分別連接於中段部的二端的二端部111。其中,端部均可為圓頂狀。更具體地說,此二端部111的內周緣及外周緣可分別連接於中段部110的二端的內周緣及外周緣。若以此二圓頂狀的端部111的最大面積的切面而言,此處的「寬度」指的是位於此切面的內周緣上任一點與外周緣上任一點之間的最小距離的中間點所連成的線的任意二點之間的最大距離(即,中段部的寬度)。例如,若此二端部111之最大面積的切面為圓形,則寬度即為位於內周緣及外周緣之間的同心圓的直徑。並且,自端部111的內周緣上任一點與外周緣上任一點至此同心圓的圓周上任一點的最短距離是相同的。於一些實施例中,各端部111的厚度不小於複合殼層100的寬度的1/73,且中段部110的厚度不小於複合殼層100的寬度的1/37。於一些實施例中,桿狀的複合殼層100的寬度可介於0.2微米及2微米之間。於一些實施例中,桿狀的複合殼層100的寬度可為1微米。此外,桿狀的複合殼層的「長度」指的是位於此二圓頂狀的端部分別於其外表面的頂點及內表面的頂點之間所形成的最小距離的中心點之間的最大距離。於一些實施例中,桿狀的複合殼層100的長度可介於1微米及10微米之間。
參照圖4,於一些實施例中,菌晶粒子的製造方法可包括以下流程。首先,將細菌置於培養基中培養一段時間(S10)。其中,培養基可包括碳源及金屬原料。在培養過程中,細菌會誘發金屬原料進行氧化還原反應。接著,自培養基中分離出濕粉材(S20)。最後,乾燥此濕粉材,以獲得粉材(S30)。所獲得的粉材大致上可呈現分散的粉末狀或是可聚集成固體狀。其中,粉材可包括前述的菌晶粒子10。此外,於步驟S20的一些實施例中,可使培養基的上層形成泡沫,且自該泡沫中分離出懸浮物,以得到濕粉材。
於一些實施例中,細菌可為革蘭氏陰性菌,例如:希瓦拉氏菌、潘朵拉氏菌、綠膿桿菌、枯草桿菌、其他可替代使用的革蘭氏陰性菌或其任意組合。更佳的是,細菌可為希瓦拉氏菌、潘朵拉氏菌、綠膿桿菌或枯草桿菌。在培養步驟中所使用的細菌為菌晶粒子的複合殼層中生物材料的成份來源。於一些實施例中,金屬原料可為過渡金屬化合物,例如:過渡金屬的酸鹽類化合物或是過渡金屬的含氧化合物。舉例而言,金屬原料可為釩酸的鹽類化合物、鈮酸的鹽類化合物、鎢酸的鹽類化合物、鉬酸的鹽類化合物、其他過渡金屬的酸鹽類化合物、或其任意組合,但不包括銅及鋅的化合物。金屬原料可作為複合殼層的金屬材料的成份來源。舉例來說,複合殼層的金屬材料可由金屬原料或金屬原料經由氧化還原反應後生成的產物所構成。
於一些實施例中,可依據生產上的需求選用適當的細菌以及金屬原料以製得所需的粉材。舉例來說,在培養基中的細菌可為希瓦拉氏菌,且金屬原料可為鎢酸鹽化合物或鉬酸鹽化合物。或者,在培養基中的細菌可為潘朵拉氏菌,且金屬原料可為鎢酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或釩酸鹽化合物。此外,於一些實施例中,金屬原料及碳源在培養基中的濃度分別可為0.01莫耳濃度(M)至0.2莫耳濃度。其中更佳的是,金屬原料在培養基中的濃度還可為0.1莫耳濃度至0.2莫耳濃度。
於一些實施例中,「碳源」指的是任何以碳水化合物為主要成份的物質在培養基中提供細菌藉以生長繁殖所需的能源及合成菌體所必需的碳成分的來源。任何無機或有機的含碳化合物均可以是微生物能夠利用的碳源,例如:二氧化碳、碳酸鹽、糖及糖的衍生物、醇類、有機酸、脂類、烴類、芳香族化合物等。舉例來說,可利用葡萄糖、蔗糖、澱粉、果糖、乳糖、乳酸鹽、甲酸鹽、丙酮酸及/或胺基酸等作為碳源。於一些實施例中,碳源在培養基中的濃度可為0.01莫耳濃度至0.2莫耳濃度。此外,於一些實施例中,培養基可利用任何適合的市售培養基配方所製備,例如:Luria Broth(LB)培養基、M9培養基、其它可替代使用的培養基、或其任意組合。
溫度對於細菌的生長具有重要的影響,因此可選擇細菌適宜生長的溫度下進行細菌培養。在步驟S10的一實施例中,可將細菌置於培養基中在37℃的氧氣環境下培養。培養的時間則對細菌的生長量有所影響。若培養時間太短,則細菌的生長量不足,進而使得菌晶粒子的產率不佳。在步驟S10的一實施例中,可將細菌置於培養基中培養至少3天,且更佳地可為3天至5天。
於一些實施例中,步驟S20還可包括對培養基進行離心或其他可替代的手段,以自培養基中分離出沉澱物。於一些實施例中,自培養基分離出沉澱物之後,可再對此沉澱物進行高頻率的震盪,例如:超音波震盪,以粉碎沉澱物。此外,於一些實施例中,還可利用溶劑清洗沉澱物一次或重覆地清洗沉澱物二次以上。可選用各種常見的溶劑以清洗沉澱物,例如:水、乙醇、其它可替代的溶劑、或其任意組合。舉例來說,可利用一次水(RO water)、二次水(deionized water)或乙醇以清洗沉澱物。參照圖5,於一些實施例中,在步驟S10之後,對培養基進行離心以形成沉澱物(即,濕粉材)(S200)。接著,將沉澱物粉碎,以形成預粉材(S300),並且利用溶劑清洗預粉材至少一次(S400)。最後,在適當的溫度下藉由通風乾燥或加熱的方式以乾燥沉澱物(S500),以去除沉澱物中的溶劑且獲得粉材。此外,於一些實施例中,粉材的密度420公斤/立方公尺(kg/m2
)。
在一些實施例中,根據本發明任一實施例的菌晶粒子可應用於製備各種具有良好的物理及/或化學性質的材料,例如:應用於製備熱傳導材料。於一些實施例中,熱傳導材料可包括前述的菌晶粒子。或者,熱傳導材料實質上可由前述的菌晶粒子所組成。於一些實施例中,菌晶粒子的熱傳導係數(thermal conductivity coefficient, K)可為0.027瓦特/公尺‧溫度至0.15瓦特/公尺‧溫度(W/mK)。於一些實施例中,菌晶粒子的熱傳導係數可為0.058瓦特/公尺‧溫度。
於一些實施例中,可調整培養步驟中的培養基或金屬原料的使用量,使菌晶粒子的複合殼層可具有呈圓頂狀的二半殼層。舉例來說,相較於一般的養菌程序,可調整培養基中添加的糖(即,碳源)或金屬原料的濃度,藉以使細菌發生受迫反應(stress response)而改變外型。於一些實施例中,使用高濃度的金屬原料(例如:0.1莫耳濃度至0.2莫耳濃度),可促進受迫反應的發生而使在培養基中的細菌改變外型。於一些實施例中,細菌的外型變化可促使其細胞壁形成二個呈圓頂狀的部分,例如:球狀、或成為具有二個呈圓頂狀的部分的桿狀。據此,所獲得的複合殼層可具有圓頂狀的二半殼層。於一些實施例中,所獲得的複合殼層為球狀或為具有二個呈圓頂狀的半殼層的桿狀。
於一些實施例中,還可再對菌晶粒子的複合殼層在進行氧化、硫化或硒化等處理。舉例來說,金屬材料可在高溫(例如:300℃至1000℃)且/或富含氧氣的環境下與環境中的氧反應後形成為過渡金屬的氧化物,且複合殼層則大部分由形成為過渡金屬氧化物的金屬材料所構成。過渡金屬氧化物所指的是通常僅具有過渡金屬元素及氧原子組成的過渡金屬氧化物,而不包括過渡金屬的含有氧原子的酸根鹽離子或化合物。或者,舉例來說,可對經過氧化處理的複合殼層利用機械剝離法或化學氣相沉積法進行硫化,使金屬材料中過渡金屬氧化物的氧原子經由置換反應而被硫原子取代。於此,複合殼層大部分由形成為過渡金屬硫化物的金屬材料所構成。同樣地,金屬材料的氧原子亦可利用機械剝離法或化學氣相沉積法進行硒化處理後,使金屬材料中過渡金屬氧化物的氧原子經由置換反應而被硒原子取代,使複合殼層大部分由形成為過渡金屬硒化物的金屬材料所構成。此外,可利用一般拉曼光譜、光致螢光光譜、電子顯微鏡等的檢測方法量測複合殼層經過前述的氧化、硫化、硒化等處理後的特性變化。例如,利用光致螢光光譜檢測複合殼層可得知其金屬材料的能隙可為介於1.2eV至1.8eV。
於一些實施例中,還可將所製得的粉材放置反應爐內。並且,在反應爐中分別於氧氣、硫蒸氣(如:硫化氫)或硒蒸氣(如:硒化氫)中以300℃至1000℃或合適之溫度對粉材加熱一段時間(即,燒結)。藉此,對粉材中的菌晶粒子的複合殼層進行氧化、硫化或硒化的反應,以致使複合殼層的金屬材料大部分形成為過渡金屬的氧化物、硫化物或硒化物。於一些實施例中,當複合殼層經過氧化、硫化或硒化處理後,生物材料佔複合殼層的重量百分比可為1%至5%,且金屬材料佔複合殼層的重量百分比高於生物材料佔複合殼層的重量百分比。
舉例來說,菌晶粒子可以藉由以下流程製得。首先,自白蝦(white shrimp,學名為litopenaeus vannamei
)中取出希瓦拉氏菌。接著,在37℃的環境下將希瓦拉氏菌於培養基(如:LB培養基或M9培養基)中培養16小時。之後,在培養基中添加大約0.01莫耳濃度至0.2莫耳濃度的碳源以及大約0.01莫耳濃度至0.2莫耳濃度的鎢酸鹽,並且在相同的環境下繼續培養希瓦拉氏菌3天至5天。培養過程結束之後,對培養基進行離心且去除上清液以獲得沉澱物。對沉澱物進行超音波震盪,以使沉澱物粉碎。利用二次水重覆清洗經過粉碎之後的沉澱物(即,預粉材)數次,以獲得粉末狀且無黏性的產物,利用乙醇使粉材重新懸浮於其中,再於40℃下乾燥以獲得包括有菌晶粒子的粉材。
以10兆帕(MPa)的壓力壓縮上述的粉材成片狀(tablet),以對片狀的粉材進行後續的性質量測。先對片狀的粉材測量體積及重量,以得知其密度為420公斤/立方公尺(kg/m2
)。在大氣環境下,利用型號為JEOL JSM-6500F的場發射掃描電子式顯微鏡(field emission scanning electron microscope, FESEM)對片狀的粉材進行SEM影像分析與能量分散X光光譜(energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS)分析。並且,使用帶有改良式瞬態平面熱源(modified transition plane source, MTPS)的TCi 熱傳導分析儀(TCi Thermal Conductivity Analyzer)(生產自C-Therm Technologies Ltd.)以分析片狀粉材的熱傳導性。此外,亦利用拉曼光譜儀進一步分析片狀粉材的主要成份。
參照圖6,由此SEM分析結果的影像圖片可觀察到粉材中具有顆粒狀的複合殼層的菌晶粒子。每一複合殼層均呈現球狀,且具有平滑的壁面。每一複合殼層的直徑約為1微米,且厚度約為20奈米至40奈米。因此,可知在複合殼層內部的空氣佔有大部分的空間。此外,即使粉材已受到10兆帕的壓力而壓縮成片狀,但複合殼層均可耐受此壓力而未產生破裂、斷裂等結構上的損壞。將片狀的粉材作為試樣以透過儀器進行熱傳導性質的分析,而得知菌晶粒子的熱傳導係數為0.058瓦特/公尺‧溫度,熱逸散率(effusivity)為124.22瓦特‧秒1/2
/平方公尺‧溫度(WS1/2
/m2
K),且熱擴散係數(diffusivity)為2.54平方公尺/秒(m2
/s)。由於複合殼層的內部的大部分空間都是空氣,因此所測得的菌晶粒子的熱傳導係數極低,僅約為靜止氣體(stationary air)的二倍。
參照圖7,EDS分析的結果表示在菌晶粒子的複合殼層檢測到的元素包括:碳、氧、鎢,以及其他金屬(例如:鈉)。由圖中可知,複合殼層的金屬材料可包括鎢酸鈉等化合物。此外,由於諸如三氧化鎢或二氧化鎢等的鎢氧化物的晶體主要為三維立體結構,而鎢酸鹽類的晶體則主要為二維平面結構。因此,此金屬材料的主要成份可包括鎢酸鈉等鎢酸鹽類。參照圖8,拉曼光譜的分析結果顯示二個主要的峰(peak)分別位於980cm-1
及737 cm-1
。位於980cm-1
的峰主要為鎢酸鎂,而位於737 cm-1
的峰主要為鎢酸鈉。由圖4及圖5可知,金屬材料主要包括鎢酸鎂及鎢酸鈉。
根據本發明的實施例,菌晶粒子的複合殼層的厚度為奈米級且寬度為微米級,因而可推知菌晶粒子的材料體積佔有率(material occupation ratio)偏低。再者,相較於具有4179公斤/立方公尺的密度的鎢酸鈉,菌晶粒子的密度接近鎢酸鈉的1/10。因此,可推知金屬材料佔菌晶粒子的體積的比例可為大約1/10。通常當材料的體積佔有率低時,其熱傳導性亦相對地低。此外,當菌晶粒子可視為由二個圓頂(或稱穹頂)結構(dome structure)相互連接而成。菌晶粒子的立體狀態可以是球體,亦可為類似於球狀的弧型立體,例如:類似橄欖球的橢圓體。或者,菌晶粒子亦可為二端均呈現圓頂狀的桿狀體。考量到鎢酸鹽類亦可用來作為石材的原料,本發明實施例的菌晶粒子即可視為具有圓頂結構的石材。以石材構成的具有穹頂狀門頂(vault)的拱門(arch)來說,門頂的厚度可以小於拱門的壁面的厚度。並且,門頂的厚度可大於或等於拱門寬度的1/73,且門壁的厚度可大於或等於拱門寬度的1/37。若門壁的厚度過薄,則會導致拱門結構不穩定且於門頂及壁面的連接處產生斷裂。同樣地,根據本發明的實施例,當菌晶粒子的複合殼層呈桿狀時,若中段部的厚度小於複合殼層的寬度的1/37,則可能會導致中段部與端部的連接處不穩定而斷裂。
總言之,本發明之實施例的菌晶粒子、熱傳導材料及菌晶粒子的製造方法適用於製作一新穎的材料。藉由微生物礦化作用的原理,得以獲得具有材料體積佔有率低且熱傳導性質優異的菌晶粒子。並且,製作此菌晶粒子的程序簡單、成本低廉且容易放大生產。此外,此菌晶粒子在10兆帕的壓力下受到壓縮仍保持其圓頂狀結構的完整性。因此,菌晶粒子可應用於新型的熱傳導材料的大量製備,以使所獲得的熱傳導材料能呈現低熱傳導性及耐壓性,且可大幅地節省製造成本。此外,本發明之實施例的菌晶粒子還可廣泛地應用於各種以低熱導性奈米材料為基礎的相關產品的開發。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾,皆應涵蓋於本發明的範疇內,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧菌晶粒子
100‧‧‧複合殼層
110‧‧‧中段部
111‧‧‧端部
S10‧‧‧將細菌置於培養基中培養一段時間,其中培養基包括碳源及金屬原料
S20‧‧‧自培養基分離出濕粉材
S200‧‧‧離心培養基以形成沉澱物
S30‧‧‧乾燥濕粉材,以獲得粉材,其中該粉材包括至少一菌晶粒子
S300‧‧‧粉碎沉澱物,以形成預粉材
S400‧‧‧用溶劑清洗預粉材至少一次
S500‧‧‧乾燥預粉材,以獲得粉材
圖1為本發明的菌晶粒子的一實施例的切面圖。 圖2為本發明的菌晶粒子的一實施例的外觀示意圖。 圖3為本發明的菌晶粒子的另一實施例的外觀示意圖。 圖4本發明的菌晶粒子的製造方法的一實施例的流程示意圖。 圖5為本發明的菌晶粒子的製造方法的另一實施例的流程示意圖。 圖6為本發明的菌晶粒子的一實施例的SEM分析結果圖。 圖7為本發明的菌晶粒子的的一實施例的EDC分析結果圖。 圖8為本發明的菌晶粒子的的一實施例的拉曼光譜分析結果圖。
Claims (43)
- 一種菌晶粒子,包括: 一複合殼層,該複合殼層為空心且具有一厚度,且該複合殼層的材質包括: 生物材料,該生物材料為包括細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質;及 金屬材料,該金屬材料為過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物或酸鹽類化合物中的至少其中一種。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該生物材料佔該複合殼層的重量百分比為5%至80%。
- 如請求項2所述的菌晶粒子,其中該生物材料佔該複合殼層的重量百分比高於該金屬材料佔該複合殼層的重量百分比。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該細菌為革蘭氏陰性菌、希瓦拉氏菌、潘朵拉氏菌、綠膿桿菌及枯草腐菌中至少其中一種。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該菌晶粒子經燒結後,該金屬材料佔該複合殼層的重量百分比高於該生物材料佔該複合殼層的重量百分比。
- 如請求項5所述的菌晶粒子,其中該生物材料佔該複合殼層的重量百分比可為1%至5%。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該過渡金屬為釩、鈮、鎢、鉬、鈷、鎳或鋯。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該酸鹽類化合物為釩酸酸鹽類化合物、鈮酸酸鹽類化合物、鎢酸酸鹽類化合物或鉬酸鹽類化合物。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該生物材料為希瓦拉氏菌的細胞壁或細胞膜,且該金屬材料由鎢酸鹽類化合物或鉬酸鹽類化合物。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該生物材料為潘朵拉氏菌的細胞壁或細胞膜,且該金屬材料為鉬酸鹽類化合物、鎢酸鹽類化合物或釩酸鹽類化合物。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該複合殼層包括二半殼層,且該二半殼層均為圓頂狀。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該複合殼層為球狀。
- 如請求項12所述的菌晶粒子,其中該複合殼層的直徑為0.2微米至2微米。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該複合殼層為桿狀且具有一寬度及一長度,且包括: 一中段部;及 二端部,該等端部均為圓頂狀且分別連接於該中段部的二端; 其中,該等端部的厚度不小於該複合殼層的寬度的1/73,且該中段部的厚度不小於該複合殼層的寬度的1/37。
- 如請求項14所述的菌晶粒子,其中該複合殼層的寬度介於0.2微米及2微米之間。
- 如請求項14所述的菌晶粒子,其中該複合殼層的長度為介於1微米至10微米之間。
- 如請求項1所述的菌晶粒子,其中該複合殼層的厚度為介於5奈米到50奈米之間。
- 一種熱傳導材料,包括:一如請求項1至17中任一項所述的菌晶粒子。
- 如請求項18所述的熱傳導材料,其中該菌晶粒子的熱傳導係數為0.027瓦特/公尺‧溫度至0.15瓦特/公尺‧溫度。
- 一種菌晶粒子的製造方法,包括: 將細菌置於包括碳源及金屬原料的培養基中培養一段時間,使該細菌誘發該金屬原料進行氧化還原反應,其中該金屬原料為由過渡金屬化合物所構成; 自該培養基分離出濕粉材;及 乾燥該濕粉材,以獲得粉材,其中該粉材包括至少一菌晶粒子。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中在該培養步驟之後,更包括: 使該培養基的上層形成泡沫;及 自該泡沫分離出懸浮物,以得到濕粉材。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該細菌為革蘭氏陰性菌、希瓦拉菌、潘朵拉菌、綠膿桿菌及枯草腐菌中至少其中一種。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該金屬原料為由過渡金屬的酸鹽類化合物所構成。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該金屬原料為由釩酸、鈮酸、鎢酸、鉬酸、鈷酸、鎳酸或鋯酸的鹽類化合物中的至少其中一種所構成。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該細菌為希瓦拉氏菌,且該金屬原料為鎢酸鹽類化合物或鉬酸鹽類化合物。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該細菌為潘朵拉氏菌,且該金屬原料為鉬酸鹽類化合物、鎢酸鹽類化合物或釩酸鹽類化合物。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中在該培養步驟中,該細菌受到受迫反應(stress response)而使該細菌的該細胞壁或該細胞膜形成二個圓頂狀的部分,並且使該菌晶粒子的複合殼層為球狀或為具有二個呈圓頂狀的半殼層的桿狀。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該金屬原料在該培養基中的濃度為0.01M至0.2M。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該粉材的密度為420公斤/立方公尺。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該培養步驟包括:將細菌置於該培養基中,且在37℃的氧氣環境下培養一段時間。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該培養基為LB培養基或M9培養基。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該培養步驟的該培養時間為3至5天。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該碳源在該培養基中的濃度為0.01M至0.2M。
- 如請求項20所述的菌晶粒子的製造方法,其中該分離步驟包括: 離心該培養基以形成沉澱物;及 從離心後的該培養基分離出該沉澱物以得到濕粉材。
- 如請求項34所述的菌晶粒子的製造方法,其中在該離心步驟之後,更包括:粉碎該濕粉材,以形成預粉材。
- 如請求項35所述的菌晶粒子的製造方法,其中該粉碎步驟包括:對該濕粉材進行超音波震盪。
- 如請求項35所述的菌晶粒子的製造方法,其中在該粉碎步驟之後,更包括:用溶劑清洗該預粉材至少一次。
- 如請求項37所述的菌晶粒子的製造方法,其中該乾燥步驟包括:乾燥該預粉材,以獲得該粉材。
- 如請求項20至38中任一項所述的菌晶粒子的製造方法,其中該菌晶粒子包括一複合殼層,該複合殼層為空心且具有一厚度。
- 如請求項39所述的菌晶粒子的製造方法,其中該複合殼層的材質包括: 生物材料,該生物材料為由包括細菌的細胞壁或細胞膜的有機物質所構成;及 金屬材料,該金屬材料為由過渡金屬的氧化物、硫化物、硒化物或酸鹽類化合物中的至少其中一種所構成。
- 如請求項39所述的菌晶粒子的製造方法,更包括: 於一氧氣中加熱該粉材,使各該菌晶粒子的該複合殼層發生氧化反應而具有含該過渡金屬的氧化物的該金屬材料。
- 如請求項39所述的菌晶粒子的製造方法,更包括: 於一硫蒸氣中加熱該粉材,使各該菌晶粒子的該複合殼層發生硫化反應而具有含該過渡金屬的硫化物的該金屬材料。
- 如請求項39所述的菌晶粒子的製造方法,更包括: 於一硒蒸氣中加熱該粉材,使各該菌晶粒子的該複合殼層發生硒化反應而具有含該過渡金屬的硒化物的該金屬材料。
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2011年09月,惡臭假單胞菌CZ1非飽合生物膜耐受和累積重金屬的分子機制,陳光村,浙江大學博士學位論文 * |
2011年09月,惡臭假單胞菌CZ1非飽合生物膜耐受和累積重金屬的分子機制,陳光村,浙江大學博士學位論文。 |
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2017年01月23日,Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Hollow Microspheres,Pao-Hung Lin et al,ECS J. Solid State Sci. Technol. 2017 volume 6, issue 3, N3113-N3116。 |
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