劉睿

北京市第三建筑工程有限公司 北京 100032

前言

復合材料是當前我國廣泛應(yīng)用的一種材料，通過添加抗菌材料可以制備具有優(yōu)良性能的復合材料，而當前的建筑行業(yè)中，由于建筑工程使用的年限較長，對部分建筑結(jié)構(gòu)使用抗菌材料可以有效延長建筑工程的使用壽命，而相對于有機抗菌材料而言，復合材料具有更好的環(huán)保效果，因此受到了建筑行業(yè)的廣泛青睞。

1 抗菌材料主要機理分析

復合材料能夠產(chǎn)生抗菌效果的主要原因是由于這些復合材料中的功能添加物可以對其使用環(huán)境中的一些微生物以及其生物鏈形成一種消極的影響力。這一抗菌效果主要表現(xiàn)為將微生物生存時間縮短，減少微生物食物，使微生物的繁殖能力降低，抗菌材料的這一特性能夠明顯減少微生物的數(shù)量。復合材料抗菌功能發(fā)生的機理主要可以從三個方面實現(xiàn)：其一就是干擾細胞壁的合成過程，由于通常細菌的細胞壁有一種非常重要的組成成分就是肽聚糖，在無機非金屬材料對細菌細胞壁結(jié)構(gòu)形成干擾時，其主要影響過程就是通過對多糖鏈以及四肽交聯(lián)結(jié)構(gòu)之間發(fā)生連接作用的影響而使細菌細胞壁無法實現(xiàn)完整而導致細菌死亡；其二就是對細菌細胞膜造成損傷，由于細菌微生物進行生命活動時起到保護作用的主要結(jié)構(gòu)就是細胞壁，而無機非金屬材料對細胞壁進行破壞后就會導致細菌快速死亡；其三就是控制細菌中蛋白質(zhì)合成的主要過程，由于細胞中進行功能表達的主要物質(zhì)就是蛋白質(zhì)，而如果阻斷了蛋白質(zhì)合成的過程就會使細菌細胞無法正?；顒?，從而導致細菌死亡[1]。

2 復合抗菌材料主要分類及相關(guān)應(yīng)用

抗菌材料就是降低環(huán)境中細菌污染的概率，抑制建筑結(jié)構(gòu)中細菌的生長與生存。當前在建筑材料中能夠?qū)崿F(xiàn)抗菌環(huán)保功能的有兩種材料：其一就是無機材料，這一材料類型能夠抗高溫影響，且抗菌效果好，功能也相對穩(wěn)定，在建筑行業(yè)應(yīng)用的前景非常好；其二就是有機材料，這種材料對于環(huán)境具有一定的影響，且可能危害使用者健康，在建筑市場中應(yīng)用的潛力不如無機材料大[2]。當前具有抗菌環(huán)保性能的無機材料類型如下：

2.1 金屬復合抗菌材料

由于金屬離子的抗菌性能已經(jīng)得到了廣泛的認可，例如具有較大抗菌效果的銀、銅離子等，其毒性較小，在抗菌工作中非常常見，不過由于金屬離子在實現(xiàn)抗菌環(huán)保功能時對于光與熱的環(huán)境要求較高，無機非金屬材料本身又具有很好的耐高溫吸能，兩者融合就能提升材料的環(huán)?？咕Ч?，使抗菌材料具有更好的耐熱性和耐久性，在現(xiàn)階段無機抗菌材料的主要形成過程就是通過物理反應(yīng)使硅膠等耐高溫物質(zhì)表面與金屬離子的結(jié)合而形成無機抗菌劑，這一材料在建筑行業(yè)應(yīng)用較為普遍[3]。

2.2 半導體復合抗菌材料

在20世紀七十年代日本就已經(jīng)有學者通過實驗驗證了TiO2電極上光電解水的可能，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了學界的關(guān)注，而在納米技術(shù)應(yīng)用在半導體生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的今天，半導體與光催化理論之間融合的效果越來越緊密，學界也證明了TiO2的抗菌環(huán)保性能，因此這類材料的市場應(yīng)用前景非常客觀。正是因此，在21世紀，在凈化領(lǐng)域，太陽能得到了積極的應(yīng)用，甚至引發(fā)了光催化凈化的技術(shù)革新，但是由于在材料選擇方面可選擇的范圍非常窄，因此在當前較為廣泛應(yīng)用的材料只有二氧化鈦和氧化鋅[4]。

2.3 無機復合抗菌材料

在建筑材料如地磚、瓷磚和一些涂料中使用無機抗菌劑可以形成真正的無機抗菌建筑材料制品，這種應(yīng)用的主要方法以及模式就是在所需使用的建筑材料表面進行抗菌劑涂抹來形成抗菌制品。世界上對于抗菌環(huán)保建材研制與應(yīng)用最早關(guān)注的企業(yè)是日本TOTO公司，該公司通過光催化無機材料的應(yīng)用研發(fā)了一些抗菌建筑材料。而在國內(nèi)，一些材料學專家與山東一家陶瓷集團合作，成功地利用稀土激活技術(shù)研制出抗菌衛(wèi)生陶瓷，并于1999年通過山東省的專家組認定而投產(chǎn)。淄博一家科技公司與河北工業(yè)大學合作成功地研制出具有環(huán)保功能的陶瓷:具有較好的抗菌功能，輻射較強的遠紅外線，微量元素的釋放。淄博博納科技發(fā)展公司與華辰集團合作，二者成功地利用抗菌陶瓷材料研制出抗菌環(huán)保易潔墻面磚，并且經(jīng)過國家建筑材料工業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心檢測，該產(chǎn)品對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺菌率高達95%[5]。

2.4 稀土復合抗菌材料

稀土元素因其自身具有獨一無二的外層電子結(jié)構(gòu)，并且業(yè)已在醫(yī)學抗菌消炎藥物領(lǐng)域獲得應(yīng)用，學界研究者利用這一材料相繼研發(fā)出建筑材料和日用品。美國Saad等專家利用稀土元素研制出堿硅酸鹽涂層材料，含有氧化鈰12%到30%左右，具有很好的自潔功能。日本NIPG公司研發(fā)的抗菌防霉涂層材料用于生產(chǎn)抗菌環(huán)保玻璃粉。但是上述建筑材料目的是加入稀土以便改善產(chǎn)品的質(zhì)量，并未充分關(guān)注稀土元素的抗菌環(huán)保功能，實驗結(jié)果表明，將稀土與納米二氧化鈦復合以后，然后在二氧化鈦中添加表面能級，這樣的話，建筑材料在光照情況下發(fā)生化學反應(yīng)從而產(chǎn)生具有良好的抗菌和凈化功能的羥基自由基，具有良好的環(huán)保功能[6]。

3 結(jié)束語

在建筑工程建設(shè)施工中應(yīng)用復合抗菌材料有助于建筑重要結(jié)構(gòu)耐久性的提升以及建筑結(jié)構(gòu)環(huán)保效果的優(yōu)化，在建筑中應(yīng)用復合材料可以在強化其材料抗菌性效果時優(yōu)化其力學性能及環(huán)境友好性，使其實現(xiàn)抗菌、防腐等功能時無須通過一些特殊的化學方法，進而使之能夠更加環(huán)保，此類復合抗菌材料能夠大力推動建筑行業(yè)的發(fā)展，并使其更加符合社會需求。