इंजीनियर्ड तांबे की सतहें प्रयोगशाला की जिज्ञासा से हटकर उच्च स्पर्श वाले हार्डवेयर के व्यावहारिक उत्तर की ओर बढ़ गई हैं, क्योंकि वे उपभोज्य रसायनों पर भरोसा किए बिना बैक्टीरिया के भार को कम करते हैं। यह लेख बताता है कि कैसे सूक्ष्म तांबे की छिद्रपूर्ण सतह का निर्माण किया जाता है, स्टैफिलोकोकस ऑरियस के खिलाफ क्या प्रदर्शन मापा गया है, और जब सामग्री औद्योगिक मात्रा में खरीदी जाती है तो कौन सी गुणवत्ता मायने रखती है।
धातु की सतह से निकलने वाले कॉपर आयन बैक्टीरिया कोशिकाओं के लिए जहरीले होते हैं, यही कारण है कि तांबे का उपयोग स्टैफिलोकोकस ऑरियस जैसे उपभेदों के खिलाफ लंबे समय से किया जाता रहा है। एक मानक तांबे की सतह पर, लगभग 97% स्टैफिलोकोकस ऑरियस कोशिकाएं चार घंटों के भीतर मर जाती हैं। कई स्पर्श अनुप्रयोगों के लिए यह अवधि बहुत लंबी है, इसलिए अनुसंधान समूहों ने आयन रिलीज में तेजी लाने पर ध्यान केंद्रित किया है।
सूक्ष्म -कंघी छिद्रपूर्ण संरचना और डिलॉयिंग मार्ग
नई सामग्री एक विशेष तांबे के सांचे की कास्टिंग प्रक्रिया द्वारा बनाई गई है जो तांबे और मैंगनीज परमाणुओं को एक परिभाषित संरचना में व्यवस्थित करती है। फिर मैंगनीज को कम लागत और स्केलेबल रासायनिक डीलॉयिंग चरण द्वारा हटा दिया जाता है, जिससे माइक्रोन स्केल और नैनोस्केल गुहाओं से भरी अनिवार्य रूप से शुद्ध तांबे की सतह निकल जाती है। 2,000 गुना आवर्धन पर एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नीचे देखने पर, सतह प्रत्येक दांत के अंदर छोटे नैनोपोर्स के साथ एक सूक्ष्म कंघी पैटर्न दिखाती है, जो एक बहुत बड़ा सक्रिय सतह क्षेत्र देती है। यही पैटर्न सतह को सुपरहाइड्रोफिलिक बनाता है, इसलिए पानी उस पर बूंदों के रूप में बनने के बजाय एक सपाट फिल्म के रूप में मौजूद रहता है।
छिद्रपूर्ण सतह तेजी से कार्य क्यों करती है?
दो प्रभाव मिलते हैं. सबसे पहले, हाइड्रोफिलिक चरित्र और नैनोस्ट्रक्चर बैक्टीरिया कोशिका को फैलाते हैं ताकि यह अपना आकार बनाए रखने के लिए संघर्ष करे। दूसरा, छिद्रपूर्ण नेटवर्क सादे लुढ़की सतह की तुलना में तांबे के आयनों को तेजी से छोड़ता है। साथ में ये प्रभाव बैक्टीरिया कोशिका के संरचनात्मक क्षरण का कारण बनते हैं, जिससे यह जहरीले तांबे के आयनों के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है, और वे कोशिका द्वारा तांबे के आयनों के ग्रहण को भी बढ़ावा देते हैं। यह वह संयोजन है जो बैक्टीरिया के उन्मूलन को बहुत तेज करता है, और परिणाम किसी भी दवा की मदद के बिना प्राप्त किया गया था।
मापा गया जीवाणुरोधी प्रदर्शन
| पैरामीटर | मानक तांबे की सतह | इंजीनियर्ड सूक्ष्म-छिद्रपूर्ण तांबा |
|---|---|---|
| स्टैफिलोकोकस ऑरियस की हत्या दर | चार घंटे के भीतर लगभग 97% | दो मिनट के भीतर 99.99% से अधिक |
| सापेक्ष गति | आधारभूत | लगभग 120 गुना तेज |
| सतह की अस्थिरता | निर्दिष्ट नहीं है | सुपरहाइड्रोफिलिक, पानी एक सपाट फिल्म के रूप में फैलता है |
| सक्रिय सतह | सादी लुढ़की या ढली हुई त्वचा | माइक्रोन गुहाएँ जिनमें नैनोस्केल छिद्र होते हैं |
| रासायनिक सहायता | कोई नहीं | कोई नहीं |
अनुप्रयोग क्षेत्र और विकास की स्थिति
एक बार जब प्रक्रिया और विकसित हो जाती है, तो उम्मीद है कि यह सामग्री स्कूलों, अस्पतालों, घरों और सार्वजनिक परिवहन में जीवाणुरोधी दरवाज़े के हैंडल और अन्य स्पर्श सतहों के साथ-साथ जीवाणुरोधी श्वासयंत्र, वेंटिलेशन सिस्टम और मास्क में निस्पंदन मीडिया के लिए उपयुक्त होगी। संबंधित कार्य आवरण वाले वायरस के खिलाफ संवर्धित तांबे की प्रभावशीलता का मूल्यांकन कर रहा है, जिसमें तीन आयामी मुद्रित नमूनों पर परीक्षण भी शामिल है। तांबे की सतहों ने एंटीवायरल उपयोग के लिए नियामक मान्यता भी प्राप्त की है, और अंतर्निहित प्रक्रिया को संयुक्त राज्य अमेरिका, चीन और ऑस्ट्रेलिया सहित कई बाजारों में पेटेंट कराया गया है।
हेल्थकेयर और सार्वजनिक परिवहन हार्डवेयर को छूते हैं जहां सफाई का अंतराल लंबा होता है।
वायु प्रबंधन और निस्पंदन घटक जिन्हें सेवा यात्राओं के बीच जैविक रूप से स्वच्छ रहना चाहिए।
व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण, जहां तेज़ हत्या दर बाहरी परत पर रखे गए व्यवहार्य भार को कम कर देती है।
आपूर्तिकर्ताओं के लिए निर्माण और गुणवत्ता नियंत्रण
औद्योगिक आपूर्ति के लिए, तीन चर यह तय करते हैं कि जीवाणुरोधी प्रभाव वास्तविक सेवा तक जीवित रहता है या नहीं। छिद्र नेटवर्क को खोलने के लिए डीलॉयिंग की गहराई पर्याप्त होनी चाहिए लेकिन इतनी गहरी नहीं कि यांत्रिक कोर कमजोर हो जाए। अवशिष्ट मैंगनीज कम और समान रूप से वितरित होना चाहिए, क्योंकि अछूता मैंगनीज आयन रिलीज में योगदान नहीं देता है। संपूर्ण ढलाई में छिद्र की एकरूपता स्थिर होनी चाहिए, क्योंकि छिद्र के आकार का वितरण मूल ढलाई संरचना का अनुसरण करता है। इसलिए ख़रीदारों को एकल प्रयोगशाला प्रमाण पत्र के बजाय क्रॉस-{4}सेक्शन मेटलोग्राफी, अवशिष्ट तत्व विश्लेषण और घर्षण और सफाई चक्रों के बाद बार-बार हत्या दर परीक्षण का अनुरोध करना चाहिए।
कॉपर {{0}मैंगनीज मास्टर मिश्र धातु फीडस्टॉक को एक सख्त संरचना विंडो के साथ ऑर्डर किया जाना चाहिए, और कास्टिंग तापमान और डीलॉयिंग समय जैसे प्रक्रिया मापदंडों को बहुत से दर्ज किया जाना चाहिए। ये रिकॉर्ड यह प्रदर्शित करने का एकमात्र विश्वसनीय तरीका है कि एक वितरित बैच परीक्षण किए गए नमूने की तरह व्यवहार करेगा।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
प्रश्न: इंजीनियर्ड तांबे की सतह स्टैफिलोकोकस ऑरियस को कितनी तेजी से मारती है?
99.99% से अधिक कोशिकाएं दो मिनट में नष्ट हो गईं, जबकि मानक तांबे की सतह पर लगभग 97% कोशिकाएं चार घंटों में नष्ट हो गईं, जो लगभग 120 गुना तेज है।
प्रश्न: झरझरा तांबा कैसे बनता है?
तांबे के मैंगनीज मिश्र धातु को एक विशेष सांचे में डाला जाता है ताकि परमाणु एक परिभाषित संरचना अपना सकें, और फिर मैंगनीज को एक स्केलेबल रासायनिक डीलोयिंग चरण द्वारा हटा दिया जाता है जो माइक्रोन और नैनोस्केल गुहाओं से भरा शुद्ध तांबा छोड़ देता है।
प्रश्न: क्या सामग्री को काम करने के लिए दवा या रासायनिक योजक की आवश्यकता होती है?
नहीं, रिपोर्ट की गई हत्या दर किसी भी दवा की मदद के बिना हासिल की गई थी; प्रभाव तांबे की सतह की संरचना से ही आता है।
प्रश्न: हाइड्रोफिलिक सतह क्यों महत्वपूर्ण है?
चूँकि पानी बूँदें बनाने के बजाय एक सपाट फिल्म के रूप में फैलता है, जीवाणु कोशिकाएँ नैनोस्ट्रक्चर के विरुद्ध खिंच जाती हैं और अपना आकार खो देती हैं, जबकि छिद्रपूर्ण नेटवर्क तांबे के आयनों को अधिक तेज़ी से छोड़ता है।
प्रश्न: कौन से एप्लिकेशन सबसे उपयुक्त हैं?
स्कूलों, अस्पतालों, घरों और सार्वजनिक परिवहन में दरवाज़े के हैंडल और अन्य बार-बार छुई जाने वाली सतहें, साथ में जीवाणुरोधी श्वासयंत्र, वेंटिलेशन निस्पंदन मीडिया और मास्क।
प्रश्न: उत्पादन बैच का ऑर्डर देने से पहले क्या जाँच की जानी चाहिए?
घर्षण और सफाई के बाद क्रॉस-{0}सेक्शन मेटलोग्राफी, अवशिष्ट मैंगनीज विश्लेषण और किल-रेट रेट पुनः परीक्षण के लिए पूछें, क्योंकि ये परिणाम दिखाते हैं कि छिद्र संरचना प्रसंस्करण से बच गई है या नहीं।
