实现触摸显示器透明抗菌表面的研究进展

近年来，人们对个人和多用户触摸屏幕（如平板电脑和移动设备）的抗菌解决方案产生了浓厚兴趣。传统方法如可喷洒酒精或擦拭不太适合这些精致的显示器。直接应用于玻璃的抗菌涂层是一个有希望的替代方案，但必须要透明且持久。之前提出的涂层解决方案，例如光催化金属氧化物（如TiO2和ZnO），存在一些挑战。此外，这些涂层通常需要光线和湿度才能发挥抗菌作用，清除表面上的微生物。

铜是一种众所周知的高效杀菌金属，对各种微生物都具有很好的抑制作用，传统上用于门把手和医院病床栏杆等物品。然而，铜涂层主要是不透明的，这迄今为止阻碍了实现透明的基于铜的抗菌解决方案以适用于显示器。此外，金属薄膜的高电导率可能会对移动设备上的触控功能产生负面影响。

研究团队设计并实施了一种透明纳米结构铜表面(TANCS)，该表面是非导电的，并能抵抗某些细菌的生长。在最近发表的《通讯材料》期刊上，ICFO研究人员克里斯蒂娜·格雷厄姆、亚莉西娅·梅扎德雷利，由ICREA教授Valerio Pruneri领导，并与Corning的同事，包括Wageesha Senaratne、Santona Pal、Dean Thelen、Lisa Hepburn和Prantik Mazumder共同描述了他们开发这一表面的新方法。

该表面的制造过程包括在玻璃基板上沉积名义厚度为3.5nm的超薄铜膜。然后，研究人员使用快速热退火工艺形成了具有最佳尺寸和分布的凝聚Cu纳米颗粒。特定的设计和方法提供了抗菌效果、透明性、色彩中性和电绝缘。最后，在纳米颗粒上另外沉积了SiO2和氟硅烷层，提供环境保护和改进的耐久性属性。

该研究的作者们检查了制备的涂层形态、光学响应、抗菌功效和机械耐久性。TANCS在严格的干燥测试条件下，表现出能够在两小时内消灭测试表面上存在的“金黄色葡萄球菌”99.9%以上的能力。此外，基底表现出光学透明性，可在可见光范围（380-750nm）内传输70-80%的光线，且色彩中性。最后，即使经过严格的擦拭测试程序，这些表面也显示出具有长期有效性的使用测试案例。

Corning研究人员和该研究的领先合著者Wageesha Senaratne表示：“这是一个很好的例子，可以同时优化高效的抗菌性能，适用于干燥测试条件下的触摸式显示屏使用测试案例。我们的目标是展示生物性能和物理属性之间的联系，并为未来的研究提供进一步指导。”

ICFO Nano-Glass项目的博士生Alessia Mezzadrelli表示：“这种考虑凝聚过程的新方法开启了利用金属的特定性质的各种可能性，同时能够深思熟虑地改变其他特性。例如，在这里，我们能够保留铜的强大抗菌效果，同时获得了透明性和绝缘性，尽管使用了金属。”

这些透明抗菌表面的引入对于一个日益依赖于可触摸显示屏的世界具有重要意义，包括智能手机或平板电脑。

Corning研究人员和该研究的合著者Prantik Mazumder表示：“虽然还需要进一步开发才能进行全面商业部署，但这是朝着为公共或个人显示屏实现抗菌功能迈出的一步。”

ICFO教授、Nano-Glass项目协调员Valerio Pruneri表示：“我们与Corning合作开发的这个概念验证表面是我们在利用纳米结构方面不断合作努力的一个例子。”

这项研究部分得到了Nano-Glass项目资助，该项目是Marie Sklodowska-Curie创新培训网络（MSCA-ITN-2020）的一部分，专注于玻璃材料及其纳米结构的研究。该项目旨在开发创新的纳米结构设计和方法，用于先进玻璃屏幕以更好地显示信息，以及用于信息安全的新光纤。