Acció antibacteriana
Mecanisme bactericida: quan els agents antibacterians d'òxid de zinc entren en contacte amb els bacteris, els ions de zinc s'alliberen lentament. A causa de les seves propietats redox i la seva capacitat de reaccionar amb grups funcionals orgànics (com els grups sulfhidril, carboxil i hidroxil), aquests ions de zinc s'uneixen a les membranes cel·lulars bacterianes i a les proteïnes de membrana, alterant així la seva estructura. En entrar a la cèl·lula, danyen enzims dins del sistema de transport d'electrons i reaccionen amb l'ADN, aconseguint així un efecte bactericida.
Efecte fotocatalític: el nombre d'àtoms de superfície en partícules d'òxid de zinc de mida nano- és significativament superior al de les partícules tradicionals. A causa de la manca d'àtoms de coordinació adjacents, aquests àtoms de superfície tenen alts nivells d'energia, cosa que millora l'afinitat entre l'òxid de zinc i els bacteris, millorant així l'eficiència bactericida. Sota irradiació lumínica, el nano-òxid de zinc experimenta transicions d'electrons i transferència d'energia, generant parells d'-forats d'electrons a la superfície de la partícula. En contacte amb l'aigua i l'oxigen ambientals, aquests parells generen anions superòxid i radicals hidroxil (OH⁻). Els anions superòxid posseeixen potents capacitats bactericides, mentre que els radicals hidroxil poden reaccionar amb la majoria de substàncies orgàniques-afavorint la seva descomposició-, millorant així encara més l'eficàcia bactericida global.
Escenaris d'aplicació: la incorporació d'agents antibacterians d'òxid de zinc als plàstics d'envasos d'aliments ajuda a prevenir la contaminació dels aliments per bacteris i altres microorganismes. L'addició d'aquests agents als dispositius de plàstic mèdic ajuda a reduir el risc d'infecció bacteriana. A més, incorporar-los a les joguines de plàstic dels nens ajuda a mitigar els possibles perills per a la salut dels nens causats per la proliferació bacteriana.
Propietats mecàniques millorades
Reforç físic: les dimensions a escala nanomètrica del nano-òxid de zinc li permeten omplir els espais intersticials entre les cadenes moleculars de plàstic, proporcionant així un efecte de reforç físic. Per exemple, afegir una quantitat adequada de nano-òxid de zinc als plàstics de polipropilè (PP) crea fortes interaccions interfacials entre les nanopartícules i la matriu PP. Això permet una transferència efectiva de tensions, donant lloc a millores significatives en la resistència a la tracció i el mòdul de flexió del plàstic PP.
Tenacitat millorada: l'addició de nano-òxid de zinc també serveix per millorar la duresa dels plàstics, reduint-ne la susceptibilitat a fractures fràgils quan se sotmeten a un estrès mecànic.
Resistència a l'envelliment UV
Blindatge UV: el nano-òxid de zinc actua com un absorbent ultraviolat (UV) i un agent de protecció molt eficient, capaç de reflectir i dispersar la radiació UV. Les transicions d'electrons dins de la seva estructura cristal·lina li permeten absorbir l'energia UV, oferint una protecció especialment eficaç contra la radiació UV en el rang de longitud d'ona de 300 a 400 nm (específicament UV-B i una part de UV-A). Escenaris d'aplicació: la incorporació de nano-òxid de zinc a productes com ara canonades de PVC exteriors i perfils de construcció de plàstic (per exemple, marcs de finestres de plàstic) retarda eficaçment el procés d'envelliment del plàstic, allargant així la seva vida útil.
Desenvolupament de materials funcionals:
Plàstics conductors: el nano-òxid de zinc té inherentment un cert grau de conductivitat elèctrica. Mitjançant tècniques de processament adequades-com ara la combinació amb polímers conductors o l'ús de mètodes de dopatge especialitzats-es pot utilitzar per fabricar plàstics conductors. A la indústria electrònica, els plàstics conductors serveixen com a materials per a la fabricació d'envasos anti-estàtics per a components electrònics, materials de blindatge electromagnètic i aplicacions similars.
Plàstics auto-netejables: aprofitant les propietats fotocatalítiques del nano-òxid de zinc, es poden desenvolupar materials plàstics fotocatalítics dotats de capacitats d'auto-neteja i desodorització. Quan s'exposa a la llum, el nano-òxid de zinc catalitza la descomposició dels contaminants orgànics-com ara el greix i la pols-presents a la superfície del plàstic. Aquests materials troben aplicació en sectors que van des dels plàstics d'interior d'automòbils fins als articles de plàstic per a la llar, ajudant a mantenir la neteja de la superfície i reduir la freqüència de neteja manual.
