纳米技术在家电及日化中的应用

纳米技术在家电及日化中的应用

内容摘要：本文初步探讨了纳米材料和纳米技术在家电方面(电冰箱、空调器、洗衣机、电视机等)及日化（防晒品）中的应用，介绍了一些具体应用项目，指出了目前应用中存在的一些问题，并对今后纳米材料和纳米技术应用前景作了展望。

关键词：纳米技术：纳米材料；家用电器：防晒品；抗菌；应用

一、概述

纳米材料是二十世纪八十年代中期才发展起来的具有全新结构的材料，由极细晶粒组成，特征维度尺寸为Inm—lOOnm的单晶体或晶体。由于其量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米材料与相同成分的微米晶粒材料相比具有许多奇异的光、热、电、磁等物理性能和新的规律，具有自洁功能，防垢，防附着，韧性好，耐高温，耐摩擦，耐冲击。纳米技术现已广泛应用于光学、医药、半导体、信息、通讯、家电、机械等领域。我国已将纳米技术研究歹fj入国家“攀登计划”、“863计划”、“973计划”、“国家计委产业化示范工程”和“火炬计划”等。本文就纳米材料及纳米技术在家用电器和日化中的应用现状及今后发展作一介绍及展望。

二、纳米材料及纳米技术在家用电器中的应用现状及领域

我国对纳米基础理论研究方面取得了丰富的科研成果，发表了许多高水平的纳米科技论文．已步入纳米基础理论研究先进国家行业。但与此形成强烈反差的是，我国的纳米材料产业化很不理想，成果先天不足，科研成果向应用技术转化不畅。虽然国内已建立几十条纳米材料及技术生产线，创办了近百家以生产和经营纳米材料及纳米技术的公司，但产品主要集中在纳米粉体的制各方面，生产规模仅百吨／年上下。科研院所由于力不从心，往往是试管烧杯一出来，就急忙“交货”，没有潜心于后续的应用开发和技术支持；而绝大部分企业是生产型的，缺乏持续不断的创新和应用开发能力，只能接受非常成熟的技术。纳米技术和纳米材料在家用电器中的应用领域主要有：

l、纳米电冰箱

纳米功能塑料在家电零部件中正扮演越来越重要的角色，由纳米材料改性的特殊功能塑料，如抗菌塑料、阻燃塑料、导电塑料、磁性塑料、增韧增强塑孝斗以及生物降解塑料等都己在家电领域发挥了愈加重要的作用。纳米抗菌塑料主要用于电冰箱的门把手、箱门内胆、棚架等附件以及沈衣机的不锈钢筒、洗涤水泵、波轮等部件，用于空调器的室内机外壳等塑料件和遥控器，在消毒碗柜、热水器上也有广泛的应用。增韧增强塑料主要用于电冰箱的门封条、洗衣机内筒等部分。纳米阻燃塑料则在电熨斗、微波炉、电饭煲等产品中具有广泛的用途。目前采用纳米抗菌机理大致如下：将抗菌塑料中的载体经过处理后变成纳米级颗粒，由于颗粒的减小，单位重量的无机抗菌剂颗粒数增多，或表面积加大，因而增加了与细菌的接触面积，从而大大提高了抗菌效果。家用电器中广泛应用的纳米除臭器的作用如下：

(1)、抗菌杀菌：纳米复合材料中的某一种离子具有较高的催化能力，由于其还原电势极高，在其周围空间产生活性氧．活性氧可灭菌。该离子渗透到绑胞内，起到阻碍细菌生长合成路径和阻碍能量系统的作用，造成酵素蛋白的变睦和细胞膜生物学性的损伤，抑制该细菌繁殖生长，甚至杀死细菌。

(2)、长效：当菌体被A离子杀灭后，离子又由细菌尸体游离出来，与其它

菌药接触，重复上述活动，所以具有长效杀菌能力。

(3)、广谱：纳米复合材料由多种材料复合而成，所以对广大范围的细菌、真菌(霉菌、酵母)类具有抗蕴性。冰箱内胆、储物棚架、门把手、空调器的换气过滤装置及遥控器均由于高频率流动或接触而造成污染传播，在上述零部件成型时加入纳米材料，成型后的上述零部件即具有抗菌作用。空调器的室外机壳中加入纳米材料。可使其具有孱蔽紫外线的作用，起到抗老化作用。纳米技术在家用电器领域主要应用于抗菌、抑菌等健康方面，比如纳米冰柜即在人手易接触及细菌易侵入的部位，使用了经纳米化处理的材料，这种材料可有效抑青9细菌的生长，从而大大提高了冰柜的抗菌功能。中科院工程塑料研究中心李毕忠课题组在纳米抗菌粉的母粒化技术、抗菌塑料等方面进行了适用化研究开发，并在海尔部分抗菌家电塑料部件中推广应用，取得一定效果。含有纳采粒子、具有自修补功能的油漆可用于冰箱或微波炉等外壳，油漆力一不小心被利器划开，可以像人的皮肤一样，过些日子能自动包含．对提高家电外观水平是个福音。

2、纳米洗衣机

在洗衣机(特别是滚筒洗衣机)、热水器的使用过程中，由于该类产品长期处于潮湿的工作环境中，使其成为细菌及霉菌等微生物滋生的温床，长期使用后会藏污纳垢，不利于人体健康。为解决此问题，人们通过应用新材料，来改变内胆表面的张力，使其不粘脏。采用复合型纳米抗菌材料，将具有抗菌作用的某一种金属离子(主要是纳米氧化银材料中的银离子)充注到洗衣机外桶基材的微孔中，再经过一种材料添加剂将其稳定住，以达到缓慢释放的效果．最后形成抑菌、抗菌的功效。含有复合型纳米材料的洗衣机，在保证原有功能的同时，本身还具有自清自洁功能，并防垢。防附着，耐高温，耐摩擦，抗冲击。所以，用这种材料制成的洗衣机，就能最大限度地减少交叉感染及二次污染的可能，具有长效抑菌作用，不产生霉变，不滋生细菌。据报道，小鸭集团已成功将纳米抗菌粉用于搪瓷釉料中．生产出防霉、抗菌的滚筒洗衣机，并经有关卫生防疫部门检测，抗菌作用明显。但纳米抗菌粉在搪瓷釉料中的使用条件较苛刻，必须在碱性较强的液体中和高温(9000。C左右)烧结后仍保持很强的抗菌性能，这是其它抗菌粉望尘莫及的。

3、纳米电视机

普通塑料加入纳米粒子后强度和耐冲击均增加，可用于制备超大屏幕的电

视机壳体。电视机等影音家电一般都是黑色外壳．又称黑色家电，这是由于外壳材料中需加入碳黑进行静电屏蔽。利用纳米技术己研制出可静电屏蔽的纳米涂料，通过控制纳米微粒的种类，人们可对涂料颜色进行控制。如氧化物纳米微粒的颜色不同，Ti02、Si02纳米粒子为白色。Cr03为绿色，Fe203为褐色，这样就可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，使黑色家电变成彩色家电。纳米级的Ti02粒子具有自催化作用，它在紫外线照射下能分解油脂和细菌，因而表面上附有这种薄膜的材料，可以达到不沾水、消毒、杀菌的目的，在家用电器上很有用。数码高清晰度电视(HDTV)必须使用纳米技术，采用光致变色材料(粒度要求lOnm数量级)的兰光DVD可单面存储133min的电影，线数为1024—1800线，

能满足HDTV的要求，其清晰度高，无辐射，耗电低。

三、纳米技术在防晒产品中的应用

l、纳米ZnO防晒产品的功能是防晒、抗紫外线，纳米中的无机材料在防晒产品中有广泛的应用，它不但可以很好的克服有机紫外线吸收剂的缺点，还可以提高防晒剂的防晒效果。纳米ZnO可以采用固相反应(高温热解法、均匀沉淀法)的方法来制备。纳米ZnO很小，还不到1纳米，它的特点是渗透性与分散能力很强，