纳米氧化锌组装棉纤的防辐射/抗菌性能及机理研究

民用航空领域大量使用的高功率无线电通讯、雷达导航、安全检测、无损检测、特种地面服务设施等都普遍产生各种波长的电磁辐射，尤其是航空运输面临的强烈宇宙辐射。民航特殊的工作和机舱环境中微生物污染也十分突出，国际航线的病菌传播给国家和人民带来潜在威胁。电磁辐射和微生物污染已经成为威胁民航从业人员生命安全和身心健康不可忽视的因素。本项目基于解决上述民航环境安全问题，利用纳米组装化学理论与技术，主要研究纳米氧化锌在棉纤中腔内的组装方法、及纳米ZnO组装棉纤的防电磁辐射和抗菌性能，阐明纳米ZnO/棉纤界面上的分子识别与组装机制、及防辐射/抗菌的机理，不仅在丰富和发展复合材料组装合成化学研究方面具有重要的科学意义，而且在发展防辐射/抗菌材料方面提供基础理论和新技术，在改善民航从业环境安全方面具有实际意义。

纤维功能化在天然纤维的高效利用，以及开发高附加值纤维产业方面具有重要意义，产品可广泛应用于国防、民用等领域。通常通过纤维表面化学整理法在其表面附着功能性纳米粒子以附加特定的性能。这种方法往往改变纤维的色泽、舒适性，使用耐久性差。我们提出了一种在棉花纤维中腔内部结构中组装纳米氧化锌的方法。首先，研究了天然棉纤维在丝光化处理过程中的结构、形貌、成分的变化规律。我们发现，丝光化过程中棉纤维由Ⅰ型逐渐向Ⅱ型转化，存在一个结晶度最低的过渡态，即半丝光化棉纤维。首次以半丝光化棉为原料，通过酸解的方法成功制备了纤维素纳米晶须。其次，研究了不同条件下制备的纳米氧化锌组装棉纤维的微观结构、抗菌性能、紫外吸收性能、耐水洗性等，提出了一种测定纤维样品紫外吸收性能的方法。该种功能化纤维具有优良的抗菌和紫外吸收性能，耐水洗性突出。同时，在氧化锌、氧化钛、氧化铜、氧化铈纳米结构的生物模板合成及其性能，生物组织光学特征，新型配合物及配体等方面也做了一定的研究工作。发表了30篇学术论文。申请相关发明专利4项。