Antibakteerinen vaikutus
Bakterisidinen mekanismi: Kun sinkkioksidin antibakteeriset aineet joutuvat kosketuksiin bakteerien kanssa, sinkki-ioneja vapautuu hitaasti. Redox-ominaisuuksiensa ja kykynsä reagoida orgaanisten funktionaalisten ryhmien (kuten sulfhydryyli-, karboksyyli- ja hydroksyyliryhmien) kanssa nämä sinkki-ionit sitoutuvat bakteerisolujen kalvoihin ja kalvoproteiineihin ja häiritsevät siten niiden rakennetta. Päästyessään soluun ne vaurioittavat elektroninkuljetusjärjestelmän entsyymejä ja reagoivat DNA:n kanssa saavuttaen siten bakteereja tappavan vaikutuksen.
Fotokatalyyttinen vaikutus: Pintaatomien määrä nano-kokoisissa sinkkioksidihiukkasissa on huomattavasti suurempi kuin perinteisissä hiukkasissa. Vierekkäisten koordinoivien atomien puutteen vuoksi näillä pintaatomeilla on korkea energiataso, mikä lisää sinkkioksidin ja bakteerien välistä affiniteettia, mikä parantaa bakteereja tappavaa tehokkuutta. Valosäteilytyksen alaisena nano-sinkkioksidi käy läpi elektronimuutoksia ja energiansiirtoa, jolloin syntyy elektroni-reikäpareja hiukkasen pinnalle. Joutuessaan kosketukseen ympäröivän veden ja hapen kanssa nämä parit muodostavat superoksidianioneja ja hydroksyyliradikaaleja (OH-). Superoksidianioneilla on voimakkaita bakteereja tappavia ominaisuuksia, kun taas hydroksyyliradikaalit voivat reagoida useimpien orgaanisten aineiden kanssa -edistäen niiden hajoamista-, mikä parantaa entisestään yleistä bakterisidistä tehoa.
Käyttöskenaariot: Sinkkioksidin antibakteeristen aineiden sisällyttäminen elintarvikepakkausmuoviin auttaa estämään bakteerien ja muiden mikro-organismien aiheuttaman ruoan saastumisen. Näiden aineiden lisääminen lääketieteellisiin muovilaitteisiin auttaa vähentämään bakteeri-infektion riskiä. Lisäksi niiden sisällyttäminen lasten muovileluihin auttaa vähentämään bakteerien lisääntymisen aiheuttamia mahdollisia lasten terveyshaittoja.
Parannetut mekaaniset ominaisuudet
Fyysinen vahvistus: Nano-sinkkioksidin nanomittakaavaiset mitat mahdollistavat sen, että se täyttää muovisten molekyyliketjujen väliset välitilat, mikä antaa fyysisen vahvistusvaikutuksen. Esimerkiksi sopivan määrän nano-sinkkioksidia lisääminen polypropeenimuoveihin (PP) saa aikaan vahvan rajapintavuorovaikutuksen nanopartikkelien ja PP-matriisin välille. Tämä mahdollistaa tehokkaan jännityksen siirron, mikä parantaa merkittävästi PP-muovin vetolujuutta ja taivutuskerrointa.
Parempi sitkeys: Nano-sinkkioksidin lisääminen parantaa myös muovien sitkeyttä vähentäen niiden herkkyyttä hauraille murtumisille, kun ne altistetaan mekaaniselle rasitukselle.
UV-ikääntymisen kestävyys
UV-suojaus: Nano-sinkkioksidi toimii erittäin tehokkaana ultraviolettisäteilyn (UV) absorboijana ja suoja-aineena, joka pystyy sekä heijastamaan että sirottamaan UV-säteilyä. Kiderakenteensa elektronisiirtymät mahdollistavat sen, että se absorboi UV-energiaa ja tarjoaa erityisen tehokkaan suojan UV-säteilyä vastaan 300–400 nm aallonpituusalueella (erityisesti UV-B ja osa UV-A:ta). Käyttöskenaariot: Nano-sinkkioksidin sisällyttäminen tuotteisiin, kuten PVC-ulkoputkiin ja muovisiin rakenneprofiileihin (esim. muovisiin ikkunoiden karmeihin), hidastaa tehokkaasti muovin ikääntymisprosessia ja pidentää siten sen käyttöikää.
Toiminnallisten materiaalien kehittäminen:
Johtavat muovit: Nano-sinkkioksidilla on luonnostaan tietty sähkönjohtavuus. Sopivilla prosessointitekniikoilla,-kuten sekoittamalla johtavien polymeerien kanssa tai käyttämällä erityisiä seostusmenetelmiä-, sitä voidaan käyttää johtavien muovien valmistukseen. Elektroniikkateollisuudessa sähköä johtavat muovit toimivat materiaaleina elektronisten komponenttien antistaattisten pakkausten, sähkömagneettisten suojamateriaalien ja vastaavien sovellusten valmistuksessa.
Itse-puhdistuvat muovit: Nano-sinkkioksidin fotokatalyyttisiä ominaisuuksia hyödyntämällä voidaan kehittää fotokatalyyttisiä muovimateriaaleja, joilla on itse-puhdistus- ja hajunpoistokyky. Kun nano-sinkkioksidi altistuu valolle, se katalysoi muovipinnalla olevien orgaanisten epäpuhtauksien-kuten rasvan ja pölyn-hajoamista. Näitä materiaaleja käytetään eri aloilla autojen sisätilojen muovista kotitalouksien muovitavaroihin, mikä auttaa pitämään pinnan puhtaana ja vähentämään manuaalisen puhdistuksen tiheyttä.
