一种冰箱用贴片式热释电自动消毒功能薄膜的制备方法

1.本发明涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种冰箱用贴片式热释电自动消毒功能薄膜的制备方法。


背景技术：

2.冰箱使用一段时间后，冰箱内部会产生异味，也会滋生很多细菌。尽管冰箱内部冷藏和冷冻气温较低(冷藏一般为4-8℃，冷冻一般为零下19℃)，但仍存在大量活动的嗜冷菌，这些细菌的快速繁殖，对人体的健康造成极大的损害。比如来自于鸡蛋、肉类的沙门氏菌，来自于蔬菜、水果的志贺菌，来自于开过牛奶的李斯特菌等，这些细菌的大量繁殖还会污染冰箱里的其他食物。人们通常使用冰箱消毒杀菌清洗剂、冰箱除臭剂、冰箱除霉剂、冰箱除味器等措施来对冰箱内部细菌进行消杀，这些产品且均为一次性产品，需要定期更换，存在清洁费用高、清洁过程繁琐、清洁不到位等问题。
3.热释电材料可以在温差(
△
t)的条件下，触发热释电效应，在材料表面激发产生电子空穴对，生成的电子空穴对与冰箱内表面的h2o和o2发生化学反应形成超氧自由基和羟基，具有极高氧化还原能力的超氧自由基和羟基可有效地破坏冰箱内部细菌的结构，达到杀菌消毒的效果(s.korkmaz,kariper,pyroelectric nanogenerators(pyngs)in converting thermal energy into electrical energy:fundamentals and current status,nano energy 84(2021),105888)。相比于其它消毒方法，采用热释电效应进行抗菌消毒具有低成本、节能和可重复利用的优点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种冰箱用贴片式热释电自动消毒功能薄膜的制备方法。
5.为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种冰箱用贴片式热释电自动消毒功能薄膜的制备方法，包括以下工艺步骤：
6.1)、称量cuinp2s6纳米片、pdms、固化剂，其中pdms与固化剂质量比为1：1；
7.2)、将上述称量好的原料混合搅拌均匀后，浇筑到玻璃容器中、真空脱气、固化处理，获得厚度为10μm～200μm柔性的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜；
8.3)、将cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜进行极化，极化后贴于正常工作的冰箱内壁，开/关冰箱门，使冰箱内部产生温差触发热释电效应。
9.优选的，所述步骤1)中，所述cuinp2s6纳米片和pdms的质量比为0.1～1：1。
10.优选的，所述步骤2)中，所述玻璃容器底部的粗糙度为ra1～ra20。
11.优选的，所述步骤2)中，固化处理的温度为90℃～130℃，固化处理的时间为1h。
12.优选的，所述步骤3)中，极化处理的电场为2kv/cm～5kv/cm，极化处理的时间为0.5h。
13.本发明有益效果：
14.1.本发明将热释电薄膜与冰箱杀菌消毒相结合，通过开关冰箱门使冰箱内部产生的温差触发热释电效应，在热释电薄膜表面激发出电子空穴对，电子空穴对与内壁表面的h2o和o2发生反应生成具有杀菌、消毒功能的超氧自由基和羟基。
15.2.本发明中的热释电效应是通过温度的变化激发的，不需要额外的电源供电，相比紫外线消毒灯或其他一次性消毒剂更具有节能环保的优点。
16.3.本发明制备工艺简单，可重复利用，适合工业化生产，在用于冰箱行业自动消毒具有广阔的应用前景。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.图1是装配本发明的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜的冰箱示意图；
19.图2是本发明制备的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜的结构示意图；
20.图3是装配不同比例本发明的cuinp2s6/pdms热释电复合薄的抗菌效果；
21.图4为实例1冰箱内100％覆盖cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜不同开关冰箱门次数的抗菌效果。
具体实施方式
22.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
23.参照图1-图4，本发明的优选实施例，一种冰箱用贴片式热释电自动消毒功能薄膜的制备方法，包括以下工艺步骤：
24.1)、称量cuinp2s6纳米片、pdms、固化剂，其中pdms与固化剂质量比为1：1；
25.2)、将上述称量好的原料混合搅拌均匀后，浇筑到玻璃容器中、真空脱气、固化处理，获得厚度为10μm～200μm柔性的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜；
26.3)、将cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜进行极化，极化后贴于正常工作的冰箱内壁，开/关冰箱门，使冰箱内部产生温差触发热释电效应。
27.本发明将热释电薄膜与冰箱杀菌消毒相结合，通过开关冰箱门使冰箱内部产生的温差触发热释电效应，在热释电薄膜表面激发出电子空穴对，电子空穴对与内壁表面的h2o和o2发生反应生成具有杀菌、消毒功能的超氧自由基和羟基；本发明中的热释电效应是通过温度的变化激发的，不需要额外的电源供电，相比紫外线消毒灯或其他一次性消毒剂更具有节能环保的优点；综上所述，本发明制备工艺简便、经济性强、使用寿命长，适合规模化工业生产，在用于冰箱行业自动消毒具有广阔的应用前景。
28.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
29.本实施例中，所述步骤1)中，所述cuinp2s6纳米片和pdms的质量比为0.1～1：1。
30.本实施例中，所述步骤2)中，所述玻璃容器底部的粗糙度为ra1～ra20。
31.本实施例中，所述步骤2)中，固化处理的温度为90℃～130℃，固化处理的时间为1h。
32.本实施例中，所述步骤3)中，极化处理的电场为2kv/cm～5kv/cm，极化处理的时间为0.5h。
33.本发明将cuinp2s6热释电材料与柔性聚合物pdms复合，制成具有热释电效应的cuinp2s6/pdms复合薄膜用于冰箱内部杀菌消毒。cuinp2s6热释电纳米片的居里点为35℃左右，接近于冰箱使用的温度范围，可以获得最优的热释电效果。另外，pdms无毒环保，可长期在-50℃～200℃下使用，不会发生老化变质。在装配cuinp2s6/pdms复合薄膜的冰箱中，每一次开/关冰箱门都会进行一次热释电效应的释放，生成的电子空穴对与冰箱内表面的h2o和o2发生化学反应形成超氧自由基和羟基，超氧自由基和羟基有效地破坏冰箱内部细菌的结构，达到杀菌消毒的效果。整个杀菌消毒过程只需开/关冰箱门就可以完成，并不需要额外的电能。
34.本发明中的具体实施例如下：
35.实施例1：
36.1)、称量cuinp2s6粉体、pdms、固化剂，其中cuinp2s6和pdms质量比为0.5：1，pdms与固化剂质量比为1：1；
37.2)、将上述称量好的原料混合搅拌均匀后，浇筑到玻璃容器中，玻璃底部粗糙度为ra10，在真空下脱气，随后放置于温度为100℃的烘箱中，固化处理1h，获得100μm的柔性cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜；
38.3)、将制得的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜进行极化，极化电场为4kv/cm，极化时间为0.5h，极化后如图1所示样式100％装配于正常工作的冰箱内壁；
39.4)、开/关冰箱门产生抗菌消毒效果，在开关冰箱门10次时，测其除菌效率为67％，开关冰箱门20次时，测其除菌效果为93％，如图3和4所示。
40.实施例2：
41.1)、称量cuinp2s6粉体、pdms、固化剂，其中cuinp2s6和pdms质量比为0.5：1，pdms与固化剂质量比为1：1；
42.2)、将上述称量好的原料混合搅拌均匀后，浇筑到玻璃容器中，玻璃底部粗糙度为ra10，在真空下脱气，随后放置于温度为100℃的烘箱中，固化1h，获得100μm的柔性cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜；
43.3)、将制得的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜进行极化，极化电场为4kv/cm，极化时间为0.5h，极化后如图1所示样式50％装配于正常工作的冰箱内壁；
44.4)、开/关冰箱门产生抗菌消毒效果，开关冰箱门20次时，测其除菌效果为45％，如图3所示。
45.实施例3：
46.1)、称量cuinp2s6粉体、pdms、固化剂，其中cuinp2s6和pdms质量比为0.2：1，pdms与固化剂质量比为1：1；
47.2)、将上述称量好的原料混合搅拌均匀后，浇筑到玻璃容器中，玻璃底部粗糙度为ra20，在真空下脱气，随后放置于温度为90℃的烘箱中，固化1h，获得50μm的柔性cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜；
48.3)、将制得的cuinp2s6/pdms热释电复合薄膜进行极化，极化电场为2kv/cm，极化时间为0.5h，极化后如图1所示样式100％装配于正常工作的冰箱内壁；
49.4)、开/关冰箱门产生抗菌消毒效果，在开关冰箱门10次时，测其除菌效率为36％，开关冰箱门20次时，测其除菌效果为54％。
50.本发明通过将热释电效应和柔性有机物相结合，制备出具有热释电自动杀菌消毒功能复合薄膜。薄膜的外侧具有一定粗糙度，该粗糙度过高会引起落灰，不便清理；而粗糙度低会造成反应活性位点低，消毒效果差，可以获得合适的比表面积，使热释电效应充分发挥作用；薄膜的另一侧与冰箱内壁贴合。复合薄膜贴在冰箱内壁或内嵌在冰箱内表面，从而实现在开/关冰箱时，利用温差自动触发热释电效应，薄膜表面激发出电子空穴对，生成的电子空穴对与冰箱内表面的h2o和o2发生化学反应形成超氧自由基和羟基，具有极高氧化还原能力的超氧自由基和羟基可有效地破坏冰箱内细菌的结构，达到杀菌消毒的效果。
51.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
52.以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。