1、第九章抗菌塑料的发展和应用家用电器中与人体、物体频繁接触的部位,如冰箱搁物架、门封条、门把手、洗衣机波轮、控制旋钮、电话机手柄、话筒等等。塑料制品加工中所使用的助剂是微生物的营养源,且在表面沾染油污,在潮湿的环境中细菌、霉菌更易生长。9.1 概述 抗菌剂是一类具有抑制和杀灭菌功能的新型助剂。抗菌塑料是一类在使用环境中本身对沾污在塑料上的细菌、霉菌、酵母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用的塑料，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。抗菌塑料主要通过在普通塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。应用领域：9.2 国内外抗菌技术的发展塑料抗菌剂是一类新型塑料添加剂,主要分为无机、有机和天然三大系列。大多数具有
2、广谱抗菌性,适用于塑料、陶瓷、纤维、涂料等材料中。9.2.1无机类抗菌剂无机类抗菌剂多为金属离子类抗菌剂,由载体和抗菌成分组成。这种抗菌剂利用离子交换、吸附、沉淀等方法将金属离子附着在沸石、二氧化钛、陶瓷、磷灰石等载体上。抗菌成分为银离子、锌离子、铜离子等,其中银离子盐应用较多。将载有金属离子的沸石、陶瓷等材料制成粉末状,可以直接添加到树脂中,也可先制成抗菌母料。这种抗菌剂耐热温度可达270以上,能够用于PE、PP、PVC、PS、ABS、聚酯等塑料中。银离子的抗菌能力最强，但其化学性质活泼，易转变为棕色的氧化银或经紫外光催化还原为黑色的单质银。另外，大量使用银的成本高，所以，解决无机抗菌剂的变
3、色问题和降低成本这两个问题是世界性难题。抗菌原理：重金属离子易与蛋白质结合,当生长在塑料表面的微生物接触到塑料中的抗菌成分时,金属离子强烈吸附细菌。由于金属离子与细菌细胞中酶的结合,破坏了酶的空间结构和活性,使微生物的新陈代谢不可能进行,从而起到杀菌和抑菌的作用。无机抗菌剂粉末粒径分为微米级和纳米级。纳米多功能塑料不仅具有抗菌功能,而且有抗老化、增韧和增强作用。纳米级抗菌剂是在纳米级粉体的基础上包覆抗菌物质而制成的。首先采用液相或气相合成法制成锐钛型无机纳米级粉体,然后利用纳米级材料表面的吸附效应将抗菌物质如Ag +、Zn2+等进行吸附和离子交换,制得纳米级抗菌粉体 。通过离子交换和多层包覆技
4、术，获得抗菌性强、不变色、成本低的复合型无机抗菌剂。9.2.2有机类抗菌剂 有机类抗菌剂主要品种有香醛、乙基香草醛类化合物、季胺盐类和双胍类 。醋酸洗必泰、甲氧苯青霉素也可作为抗菌剂,它们对痢疾杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌效果均很好。不同有机类抗菌剂的杀菌机理不尽相同,目前对抗菌机理的研究只是基于试验进行推断假定。有些抗菌剂是通过破坏微生物呼吸系统或破坏细胞膜而达到杀菌作用。如美国道康宁公司的DC-5700抗菌剂能够吸引细菌细胞壁,致使与DC-5700 相接触的细菌的对侧细胞壁破裂,内脏物渗出,导致细菌死亡。有机类抗菌剂与无机类抗菌剂比较,虽然短期杀菌抑菌效果明显,但耐温性差,一般在2
5、00 以内长期使用有溶出、析出现象,使用寿命短。9.2.3天然类抗菌剂天然类抗菌剂有壳聚糖、天然萃取物等。但其缺点是耐久性差,且受到安全和生产的制约,品种不多,尚未大规模市场化。93国外抗菌剂的使用情况国外的抗菌塑料应用起于80年代。日本在无机抗菌剂的开发和应用中居国际领先地位。石冢硝子、品川燃料、东亚合成、锺纺和松下等几大制造商的抗菌剂市场占有率为整个日本市场的80以上。1988 年，抗菌剂销售额达280亿日元，其中无机抗菌剂占60亿日元。日本1993 年抗菌塑料约35000吨，1999年达到约74000吨日本是研制抗日菌剂最早的国家,1984 年品川公司研制出载银沸石抗菌剂,商品名Zeom
6、ic。表1 列举了各种沸石对细菌、真菌的最小抑制浓度MIC（ug/kg）值。最早使用Zeomic 抗菌剂制成的抗菌除臭袜,使用效果很好,这种抗菌剂随即在日本和其他国家广泛使用。将Zeomic 应用到塑料材料中制成抗菌塑料,其抗菌效果也很好。如用线性低密度聚乙烯45 份,碳酸钙50 份,载铜5%,载银3%的沸石5份经熔融注塑制得40 um 厚薄膜食品袋,染上314105/25m2 芽孢枯草菌,215 105/25m2 黑曲霉,在22 下放置7 天后,2种菌分别降至314 102/25m2 和115 102/25m2 。表9-1各种载金属沸石抑制各种菌类的MIC值(ug/kg)菌株载银2.5%沸石
7、载锌10%沸石载铜10%沸石 载银2.1%锌10.2%沸石大肠杆菌线脓菌62.5 200062.5 200020002000125125金黄色葡萄球菌125 2000 2000250肠球菌黑曲霉菌青霉菌白念株菌酵母125 2000500 2000500 2000250 2000250 200020002000200020002000250500500250250注:载金属含量为wt%。最小抑菌浓度是指能够抑制容器中细菌生长的最低浓度,相同条件下,MIC越小,抑菌活性越大。1996 年日本东亚合成化学公司又推出了与银沸石组成不同的载银抗菌剂Novaron ,其系列产品有AG300 、AG330
8、、AGZ300 等。该抗菌剂对驹皮病菌和霉菌具有很强的杀灭能力,且它与合成纤维、合成塑料制品的相容性很好。日本石冢硝子株氏会社研制了一种载银玻璃抗菌剂,商品名为WA291,其英文名为:ION2PURE。WA291 按其组成可分为两大类,B2O3 系列和P2O5 系列。WA291为无色透明粉末或白色粉末,粒度0.152um ,耐热性500 ,抗菌作用的物质为Ag2O。目前,WA291 抗菌剂在日本无机抗菌剂市场上销售额居第二,三位,其相关产品已在日本、西欧、美国、中国等国家驰名。WA291 与PP、PE、PVC、PS、ABS 等混合注塑,可制成抗菌纤维制品、抗菌片材、板材制品和抗菌膜制品。如将含
9、25%(wt)的载银硅硼酸钠母粒加入ABS中,注塑成抗菌ABS ,与不加抗菌母粒的ABS 板比较,在具有抗菌性能的前提下,其它力学性能和颜色光洁度等基本相同。目前,日本研制生产的抗菌剂有载银沸石、载银玻璃、载银磷酸锆和载银羟基磷灰石,以及载氯化银二氧化钛等。这些银系抗菌剂抗菌活性很高,安全性好,但这类材料中银离子不够稳定,在紫外线照射下银离子易还原为金属银,金属银氧化后使制品变黑、变灰,同时其抗菌性能下降。为此许多公司的研究人员正力图研究出改善变色问题的方法。19951998 年国内外已申请有关专利120 件,日本最多,中国也申请了若干专利。川研精细化学公司研制了一种新型载银抗菌剂,含银31%
10、(wt),该抗菌剂的变色情况明显改善。日本海水化学研究所开发了一种以Ca(OH)2 、MgO、Al2O3为基体,负载上Zn离子,成本比载银抗菌剂要低,抗菌效果好,几乎不存在变色问题。除了日本,美国在抗菌剂的研制上也有很大进展。杜邦公司推出的注册商标为MicroFree 的抗菌粉末AMPs 利用独特的核微粒-外壳结构 ,使抗菌涂层包覆在核微粒外。核微粒增大了抗菌活性组分的表面积,从而减少了填料的用量。在AMPs抗菌剂粉末颗粒外还有一种专门的保护涂层,可以控制杀菌成分的释放速率;它还能起到分散剂的作用,使抗菌粉末易于在有机物中分散。AMPs抗菌剂所用核微粒有二氧化钛、硫酸钡、氧化锌。抗菌涂层有抗细
11、菌的银和抗真菌的氧化铜、硅酸锌。这些抗菌剂对于革兰氏阴性菌和阳性菌,以及毛霉目真菌、酵母菌均有抑制杀灭效果。美国ARP 公司研制的抗菌剂Bacticlean 是一种有机抗菌剂 。这种抗菌剂可在277 的加工温度下与大多数塑料进行掺混,对防止革兰氏阴性和阳性菌及真菌和酵母的生长有很好的效果。Bacticlean 抗菌剂是通过迁移作用达到塑料制品表面,形成一个抗细菌的保护层,使用时表面层被清洗或擦掉,Bacticlean 就迁移到表面来,以达到平衡。美国Sange group 研制生产的APACIEAR 抗菌剂是一种载银羟基磷灰石 ,粒径在15118um ,密度3g/cm3的白色粉末,含Ag2%3
12、%(wt)。这种抗菌剂不溶于水、不挥发、无毒、耐高温。与其它无机载银抗菌剂相比,它的耐热性很好。所以载银羟基磷灰石与合成纤维、合成树脂、陶瓷等混合加热成型时,制品不变质,不发黄,耐热性高达1200 ,这是其它抗菌剂难以比拟的。这种抗菌剂已广泛应用于制备抗菌家电制品、日用品、食品包装膜和容器等各类产品中。9.4中国抗菌剂抗菌塑料的发展和应用情况 近年来,我国开发研制抗菌剂的生产厂家不断增多。中国科学院化学研究所工程塑料国家工程中心多年来在抗菌剂、抗菌剂的母料化技术、抗菌塑料等方面进行了一系列的研究开发和应用,并率先在海尔集团推广应用于抗菌系列家电产品。工程中心开发研制出了高效低毒,具有广谱抗菌性
13、并适用于塑料加工的新型抗菌剂。该抗菌剂采用离子交换、吸附、包裹、提纯、分散的综合方法,使抗菌剂能够经受塑料加工过程中的高温高剪切的条件,解决了国际上一直没有解决的色变问题。目前,工程中心已经研制出无机复合抗菌防霉剂KHFS -Z50 、注塑级抗菌母料KHFS -Z25 、挤出级抗菌母料KHFS -Z25E、透明抗菌母料KHDS -25TA、KHAS -AF40 抗菌母料、KHFS -AG系列抗菌母料。华东理工大学材料工程学院也推出了自主研制的抗菌剂FUMAT 系列产品 ,以及系列抗菌母料。这种抗菌剂以银锌铜为主要原料,以无机填料为载体,产品呈白色粉体。该粉体具有广谱抗菌性,耐光照不变色,安全无
14、毒,适用于塑料、纤维、涂料等领域。江苏泰兴纳米材料厂于1997 年研制开发了磷酸复盐为载体的银系无机抗菌剂 ,商品名为HN-300 。该抗菌剂为白色粉末,粒径小于15um ,比表面积大于400m2/g。其特点是高效广谱抗菌性,高度透明性,耐高温,与树脂相容性好，属于沸石型和硅胶型抗菌剂,且超低毒性。广州NCM 公司经研究推出无机抗菌剂,产品代号为NR。它以银或锌为活性物质,离子交换树脂为载体,具有广谱抗菌功效、稳定性高、变色性小。它与传统的有机和银基无机抗菌剂比较,抗菌时效长、低毒性,具有优异的热稳定性、化学稳定性,及与塑料、纤维优异的相容性。将纳米技术应用到抗菌剂的开发中,研制出了纳米级抗菌
15、粉体。华东理工大学研制开发了纤维级纳米抗菌剂,具有特殊效应,克服了银变色的不足,提高了整体的抗菌效果。山东正元纳米材料工程有限公司与中国建材院等单位合作研制了一种纳米复合抗菌剂,该材料能够适用于塑料、涂料、陶瓷、纤维等不同领域。浙江丽水金地亚有限公司、浙江舟山明日有限公司等也已研制生产出纳米抗菌剂。国内研制生产抗菌剂的厂家日渐增多,许多科研单位也正在投入力量研制开发新型高效的抗菌产品。由于国内研究起步晚,与国外抗菌剂相比,在技术质量和价格上还缺乏竞争力。9.5我国抗菌塑料及其应用中应解决的几个问题 9.5.1 抗菌塑料及其制件的抗菌性标准及抗菌剂的评价和测试方法 据估算，中国1998年塑料抗菌
16、剂的产量40吨，销售额300万元，抗菌制品100亿元，1999年抗菌剂产量150吨，销售额1200万元，抗菌制品100亿元，2000年抗菌剂产量达到200吨，2005年发展到500吨抗菌剂，抗菌制品达400亿元。食品日用品电讯家电纺织品建材居室办公用品玩具医药卫生其他装饰板、内墙涂料、油漆、壁纸、家具、桌布、门窗、瓷砖、管道、门把手、洗涤盆、水槽、便器、污物桶、澡盆、洗脸池、肥皂盒、衣柜、便池刷、电源开关及面板、栽培容器、台灯纸制品、如办公用低、卡片、记事本、卫生纸、文具：如铅笔、圆珠笔、钢笔、蜡笔、橡皮、圆规、消字灵、垫板、订书机、文件夹木制玩具、棋子、扑克牌、麻将包药纸、药箱、听诊器、体温
17、计、体重计、助听器、医院设施（墙壁、地机、寝具等）、医护人员和病人服装（白大挂、手术服）、注射器、输液器、一次性手套乐器、公共设施（如公共汽车、地铁等吊环把手、交通工具内部件、座椅等、喷雾器、婴儿奶刷、各种清洁用毛刷表9-2 抗菌剂和抗菌塑料的应用食品（饮料、果蔬、粮食、饲料等的）保鲜（包装）膜（袋）、餐（饮、茶、酒）具、碗、筷子、杯子、刀柄、菜板、保温瓶壳、洗锅刷、洗菜篮、过滤网、水龙头、净水器、食品加工机美容化妆品容器、肥皂、香皂、牙刷、牙刷盒、鞋、服装、腰带、妇女卫生用品、尿布电话机、传真机、移动电话、话筒、计算机键盘、软磁盘合冰箱、洗衣机、电饭煲、电视机、照相机、摄相机、通风机、衣服干
18、燥机、洗碗干燥机、加湿机、净水器、饮水机、切削机、换气机、遥控器淋浴防水帷幔、空调过滤器、帽子、假发、运动服、睡衣裤、连衣袜、被褥用品、如床单、被罩、枕套、手套、围裙、鞋垫、纱布、口罩、地毯 （）贴膜接触抗菌试验法 目前众多抗菌测试方法中,贴膜法最接近于实际情况,是定量测定抗菌塑料抗菌性的试验方法。它反映了抗菌塑料的接触抗菌原理,并在实验设计中充分考虑了抗菌塑料的实际使用条件等外部因素,能较客观地反映抗菌塑料抗菌功能。贴膜法先用细菌接触样品表面,覆膜保存24小时后,进行活菌培养。比较空白样的平行实验结果,得出抗菌塑料的抗菌率。试验菌种为金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)
19、和大肠杆菌(Escherichiacoli)。贴膜法由日本抗菌制品技术协议会(SIAA)在1995 年提出,后又几经修改。工程塑料国家工程研究中心在此基础上做了大量研究工作,并参照GB1597921995一次性使用卫生用品卫生标准在1998年制定了抗菌塑料抗菌率测试方法(贴膜法)的企业标准。测试结果重复性好,数据可靠,在实践中起到了很好的作用。（）振动接触抗菌试验法 表面动态测试法亦称摇瓶法,振荡试验法等。本法主要适用于抗菌织物表面抗菌活性的评价。实验时,将样品在菌悬浮液中振荡1 小时,使之充分接触,然后将接触前和接触后的菌悬液进行连续稀释,并作细菌培养,测定此种菌悬液中存活的细菌数。所算出的
20、比原细菌数减少的百分率为此抗菌织物的抗菌效能。如果减少数为70%100%,则抗菌效能是“成功的”,否则是“失败的”。原纺织工业部发布的中华人民共和国纺织行业标准FZ/T 01021292织物抗菌性能试验方法适用于各类经抗菌处理的吸水性织物,不适用于拒水性织物。（）抗真菌试验方法 目前众多抗菌测试方法中,贴膜法最接近于实际情况,是定量测定抗菌塑料抗菌性的试验方法。它反映了抗菌塑料的接触抗菌原理,并在实验设计中充分考虑了抗菌塑料的实际使用条件等外部因素,能较客观地反映抗菌塑料抗菌功能。贴膜法在日本适用于银、铜、锌等无机系抗菌剂所制成的抗菌塑料。但根据我们的经验,如果被试样品处理得当,此法同样适用于
21、用有机抗菌剂或有机/无机复合抗菌体系制成的抗菌塑料的测试。贴膜法要求被测试样表面平滑,对表面凹凸或纤维等吸水性试样不适用。防霉性能测试法塑料防霉性测试可参照GB 2423.1621990电工电子产品基本环境试验规程试验J :长霉试验方法,ISO 84621978 (E)塑料在真菌和细菌作用下的行为的测试用直观检验法或用测量质量或物性变化的方法评价。工程塑料国家工程研究中心抗菌防霉塑料防霉等级测试方法(1999)中防霉测试用菌种有8 种,包括黑曲霉、土曲霉 、出芽短梗霉 、宛氏拟青霉 、绳状青霉、绿色木霉、赭绿青霉、柄帚霉等,防霉等级分为0 、1 、2 、3 级。最高防霉等级是0级,被试样品在结
22、果判断时,放大50 倍观察不到霉菌生长。（）其他评价方法 中国国家纺织行业标准FZ/T01021-1992织物抗菌性能试验方法，这些标准在抗菌测试中有一定的参考价值。9.5.2抗菌剂及其制件的抗菌长效性评价方法和标准 抗菌塑料的抗菌时效性的意义非常重要，这是抗菌塑料区别于其他材料的一大特征。由于抗菌塑料的使用期一般较长，按实际使用年限跟踪抗菌制品的抗菌长效性耗时很长，所以，生产和使用者都采用加速实验方法来评价长效性。与实际使用时间相对应。事实上，由于抗菌塑料的抗菌长效性与其所处的使用环境有密切关系。寻找这一相关性需要进行深入系统的研究。日本目前采用模拟强化析出实验，测定抗菌剂有效成分（金属离子
23、）在水中析出率，从而推算抗菌效果的有效期。也有用人工加速老化的方法来测算抗菌长效性。9.5.3抗菌制品研发实例 （1）纳米TiO2 纳米TiO2作为光催化半导体无机抗菌剂,具有广谱杀菌功能,能抑制和杀灭微生物如细菌、病菌、癌细胞等及除臭、防霉、消毒的作用,做成抗菌荧光灯、抗菌纤维、抗菌建材、抗菌涂料、抗菌卫生陶瓷等,在许多领域,如居室、医院病房、手术室等的内墙涂料或墙地砖使用时,有使室内有害气体得到净化,保证室内清洁卫生的目的,从而有着巨大的现实的、潜在的应用价值。又如,近来媒体广告中出现的所谓纳米洗衣机、纳米冰箱等,就是用纳米级的TiO2 -SiO2与银离子复合微粉加入到ABS 塑料中做成容
24、器内壁使之具有杀菌功能。另外,最近还有利用纳米TiO2 的杀菌功能,制成纳米TiO2/SiO2 复合食品抗菌材料对食品进行灭菌保鲜的研究报道 。采用一般的挤出母粒和拉膜方法,纳米TiO2 即可方便地分散到聚乙烯塑料膜中,呈现较好的透明性。经测定，该抗菌塑料膜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌黑色变种都具有很强的抗菌能力,因此可以作为包装膜使用。将该产品纳米TiO2 以30%浓度比例简单混合到聚乙烯、ABS 等树脂中,通过双螺杆机一次挤出,先制得母粒,再制成1%纳米TiO2 含量的塑料制品,对枯草芽孢杆菌黑色变种的杀菌效果测定如表93。所示为ABS盘与PE 袋,也显示出较好的杀菌效果。由此
25、可见,该纳米抗菌剂采用常规加工方法可以满足纳米复合材料的制备,并且获得很好的抗菌功能。TiO2的抗菌机理：TiO2 的电子结构为一个满的价带和一个空的导带,受光作用使电子能量达到或超过其带隙能时,电子就可从价带激发到导带,在价带产生相应的空穴,随即生成电子空穴对。产生的电子空穴迁移速度极快,迅速到达纳米粒子表面,和表面吸附的水、空气反应,生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基(O22)和氢氧自由基(OH),当遇到细菌时,直接攻击细菌的细胞,致使细菌细胞内的有机物降解,以此杀灭细菌,并使之分解。一般常用的杀菌剂银、铜等能使细菌细胞失去活性,但细菌杀死后,尸体可释放出有害的组分,如内毒素。纳米T
26、iO2 不仅能影响细菌繁殖力,而且能攻击细菌细胞的外层,穿透细胞膜,破坏细菌的细胞膜结构,达到彻底降解细菌,防止内毒素引起二次污染的效果。添加纳米TiO2 的抗菌塑料属于非溶出型抗菌材料,纳米TiO2 的光催化作用持久,它的杀菌效果也持久,可起到长期抗菌、防病、保健、净化环境的作用。其中锐钛型的光学活性比金红石型高10倍。表93纳米二氧化钛抗菌塑料制品杀菌效果测定塑料制品ABS 盘PE 袋温度37 37 杀菌时间2 小时2 小时杀菌效果91%98%在抗菌纤维方面，目前我国已能提供熔纺纤维生产所需的安迪美TM 牌各种抗菌母粒，如丙纶级、超细丙纶级、涤纶长丝、涤纶短纤等主要纤维。(2)系列抗菌沸石
27、MJZ 的制备 抗菌沸石MJZ 是采用普通无机高分子化合物沸石JZ 作为载体,通过离子交换的化学方法处理,吸收具有抗(杀)菌功能的金属离子,如Cu2 +,Zn2+和Sn2+等,再经物理方法干燥、粉碎和定型而成。为了获得不同交换率的抗菌沸石采用了不同顺序的交换方法。（3）系列抗菌母粒MJZB 的制备 系列抗菌沸石MJZ 与聚丙烯酸酯按1 1 的配比混合,经双螺杆挤出造粒制备MJZB系列抗菌母粒。（3）分子组装抗菌材料 分子组装抗菌技术属于第三代抗菌技术，这种技术不需要加入任何抗菌剂，而是在部分基体树脂的分子链上组装上经过优选的抗菌功能团，使这部分树脂本身就成为抗菌的组成部分，从而避免了重金属污染
28、、耐热性差、药效持续时间短等弊端，具有高效广谱、全安无毒、效果持久、成本低等特点。例如，经过分子组装抗菌技术处理的ABS、聚丙烯树脂或尼龙，其基体树脂是自身就是抗菌的树脂。华东理工大学材料工程学院多年与上海塑杰科技有限公司推出了PPNH系列抗菌母粒，这是一种利用分子组装抗菌化技术制备的新型高分子抗菌母料。与传统的有机或无机银系、锌系超微细或纳米抗菌剂相比，PPNH系列抗菌母粒具有如下突出的优点：高效性：组装的抗菌功能团是一类极性较强的基团，它们虽被组装在基体分子链上，但由于极性的差异又受到树脂分子的排斥，很容易在制品加工过程中分布在制品的外表面。即便在基体内部，也是呈纳米尺度分布，参见图91。
29、（抗菌功能团相区分散尺寸在30150nm之间）。从而赋予了PPNH系列抗菌母料的有效利用率与高效性。9.6天然抗菌剂 以天然原材料作为抗菌剂,受到安全性和加工条件的制约,目前还不能实现大规模市场化。这里主要介绍天然抗菌剂壳聚糖。壳聚糖是以甲壳素为原料,在浓碱中脱去乙酰氨基而得到的可溶于水的聚氨基葡萄糖。壳聚糖对多种菌、菌类表现出抗菌性。一般认为壳聚糖的抗菌机理是由两步反应完成。首先,在酸性条件下,壳聚糖分子中的NH+3 与细菌细胞壁所含的硅酸、磷酸酯等解离出的阴离子结合,结果使细菌的自由活动受阻,从而阻碍细菌的大量繁殖。然后,壳聚糖进一步低分子化,通过细胞壁进入微生物的细胞内,使遗传因子从DNA 到RNA 的转变过程受阻,造成微生物彻底无法繁殖。其它如：大蒜、芥末、橄榄叶的提取物等。9.7 其它抗菌剂 具有遠紅外輻射功能的抗菌劑這類抗菌劑有Mg-Al-Si-Zr-稀土系（白色）和Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Cr系（黑色）等，是一種光熱轉換功能材料。它從環境種吸收光和熱後，以遠紅外輻射能量形式輸出。常溫下能發射出218微米波長的遠紅外線，能啟動空氣和水，產生羥基自由基和活性氧，從而殺死細菌。
