锐型生物钛是一种经功能化处理的钛金属材料。底层材料为钛金属,表面为锐钛型二氧化钛膜,具备光触媒反应能力、抗菌性、生物相容性等。

光学性质

锐型生物钛中二氧化钛膜片呈不同的颜色,主要有褐、黄、浅绿蓝、浅紫、灰黑,偶见近于无色。一轴晶(负光性),有时为光轴角小的二轴晶。折射率很高且有明显变化,如黄色晶体,折射率:n0=2.501;而灰色晶体,n0=2.556,多色性弱,深色晶体多色性较强,强酒黄色晶体,no:暗酒黄色,ne:浅红淡褐色。在反射光下光片中锐型生物钛呈灰色,内反射明显,灰带蓝色,无双反射及反射多色性,反射率比闪锌矿略高[3]。

锐型生物钛中二氧化钛薄膜的物理特性

1. 相对密度

锐型生物钛的相对密度随其结晶形态、粒径大小、化学组分、特别是与表面处理量大小有关,在制造过程中,随煅烧温度的提高和煅烧时间的延长而增长。锐钛型二氧化钛的相对密度3.8～3.9g/cm3[4]。

2. 介电常数

由于介电常数较高,因此具有电学性能。在外电场的作用下,其离子之间相互作用,形成了极强的局部内电场。在这个内电场的作用下,离子外层电子轨道发生了强烈变形,离子本身也随之发生了很大位移。二氧化钛晶型所含微量杂质等都对介电常数影响很大。锐钛型二氧化钛的介电常数为48[10]。

3. 电导率

具有半导体的性能,其电导率随温度的上升而迅速增加,而且对缺氧也非常敏感[10]。

4. 硬度

若以10分制标度的莫氏硬度计时(它的数值仅表示各种晶体硬度的级别并不表示其真实比值),硬度为5.5～6.0[4]。

5. 吸湿性

虽具有亲水性,但吸湿性不太强,锐钛型的吸湿性比金红石型大一些。

6.热稳定性

属于热稳定性的化合物,在真空下强热时会有轻微的失氧现象,并伴随显出暗蓝色,该反应是可逆的,冷却后会恢复到原来的白色。

应用方向

1.抗菌除臭:锐型生物钛对大多数细菌都抑制和灭杀作用,如大肠杆菌等。

2.降解有机物:分解废水中大量有机物,如染料、烷烃、表面活性剂等。

3.废气净化:利用锐型生物钛光催化氧化法反应,可将汽车尾气排出的NOx或SOx进行无害化分解。

4.还原降解重金属离子:锐型生物钛表面的光生电子还原与其接触的重金属离子,以达到还原降解的目的。

5. 在其他如光催化、传感器、太阳能电池等领域已经得到广泛的研究与应用。

应用特性

1.抑菌性:锐型生物钛能够抑制细菌生长,使得锐型生物钛制生活用品具有良好的抑菌性。使用锐型生物钛制成的锅具、水具盛放果汁、中药、牛奶等饮品,具有保鲜的作用。

2.亲生物性:锐型生物钛与骨骼组织结构接近,具有良好的生物相容性,人体对钛材不排斥、不过敏。锐型生物钛对任何动植物细胞都不会有伤害,是优良的亲生物材料。

3.无重金属析出:锐型生物钛材料中不含其他金属元素,与不锈钢相比,不含镍、铬、铜、锰等重金属元素,纯净无杂质。

4.炫彩:利用表面处理技术,可以控制锐型生物钛表面氧化膜的厚度,让其呈现出不同的颜色。与其他金属不同的是,颜色来自于本身,无毒无杂质。

5.储能:由结晶型二氧化钛壁材包覆有机相变材料的微胶囊相变储能材料,不仅具备芯材相变材料的储热及自动控温作用,还具备结晶型二氧化钛壁材的特殊功效如光催化及抗菌功能。

6.调温:将锐型生物钛应用在纤维制造中,可制成既可自动调温又可抗菌除臭的智能纤维,用于内衣、鞋袜、及特殊医用防护服的制造。利用相变储能材料在相变时吸收或放出潜热的特性,调节衣物温度,不仅使人穿着舒适,而且可杀死衣物上的细菌,有益人体健康[11]。

应用优势

1.锐型生物钛的氧化膜,能抵御各种强酸碱平衡物质,在其水具产品存放饮品过程中能维持饮品的酸碱平衡,且无重金属析出,还能持久保持饮品的新鲜。

2.锐型生物钛通过检测是白酒的优级存储器具,目前,其存储酒具对白酒的发酵醇化方面的促进作用正在做相关深入研究。

3.锐型生物钛具有良好的生物相容性,对人体无毒性、无致敏性、无刺激性,对人体组织、血液等系统不产生不良反应。

5.通过控制锐型生物钛表面氧化膜的厚度,使表面呈现出黄色、绿色、金色和粉红色等各种不同颜色。色彩丰富,在如钛杯、钛画、钛建材等钛民用品领域具有绚丽且持久不掉色的美观性。

6. 锐型生物钛可直接利用太阳光、紫外光、彻底分解有机或无机的有毒污染物,通过纳米粒子的光催化作用,可以完全氧化成无害的CO2,H2O无二次污染,对造纸厂、印刷厂、酒精厂、化工厂、食品厂、生物制药厂、农药厂等污水的降解处理结果显示,60分钟COD的降解率达90%以上,完全可以达到C0D低于100以下的国家污水排放标准。

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