Tecnología de pulverización de recubrimiento antibacteriano por ultrasonidos: principio, aplicación y perspectivas

Tecnología de pulverización de recubrimientos antibacterianos por ultrasonido: principio, aplicación y perspectiva

Con la creciente atención prestada a la salud y la seguridad en todo el mundo, la tecnología de recubrimientos antibacterianos se utiliza cada vez más en los campos del tratamiento médico, el envasado de alimentos, las instalaciones públicas, etc. La tecnología de pulverización ultrasónica, como un método eficiente y uniforme de preparación de recubrimientos, se utiliza ampliamente en la preparación de recubrimientos antibacterianos. La pulverización ultrasónica es un método de pulverización basado en la tecnología de boquillas de atomización ultrasónica. En comparación con la pulverización neumática tradicional de dos fluidos, la pulverización por atomización ultrasónica puede brindar una mayor uniformidad, un espesor de recubrimiento más delgado y una mayor precisión. Al mismo tiempo, dado que la boquilla ultrasónica no requiere asistencia de presión de aire para la atomización, la pulverización ultrasónica puede reducir en gran medida las salpicaduras de pintura causadas por el proceso de pulverización, reduciendo así en gran medida el desperdicio de pintura. La tasa de utilización de pintura de la pulverización ultrasónica es más de 4 veces mayor que la de la pulverización tradicional de dos fluidos. Este artículo presentará los principios, las ventajas, los campos de aplicación y las perspectivas de desarrollo futuro de la pulverización de recubrimientos antibacterianos por ultrasonido.

La boquilla ultrasónica es una boquilla de pulverización que utiliza la vibración de alta frecuencia generada por un transductor piezoeléctrico para actuar sobre el cabezal de la boquilla, generando así ondas capilares en la película líquida. Una vez que la amplitud de las ondas capilares alcanza una altura crítica (debido al nivel de potencia proporcionado por el generador), se vuelven demasiado altas para sostenerse por sí mismas, y pequeñas gotas caen de la punta de cada onda, lo que resulta en la atomización.

Los principales factores que afectan el tamaño inicial de las gotas son la frecuencia de vibración, la tensión superficial y la viscosidad del líquido. Las frecuencias suelen estar en el rango de 20 a 180 kHz, que está fuera del rango de audición humana, y dentro de este rango, las frecuencias más altas producen los tamaños de gotas más pequeños.

El principio de funcionamiento de las boquillas ultrasónicas es utilizar transductores ultrasónicos para convertir las ondas sonoras de alta frecuencia en energía mecánica, que luego se convierte en líquido para producir ondas estacionarias. Cuando el líquido sale de la superficie de atomización de la boquilla, se rompe en una fina niebla de gotas uniformes de tamaño micrométrico. A diferencia de las boquillas tradicionales que dependen de la presión y el movimiento de alta velocidad para romper los líquidos en partículas pequeñas. Las boquillas ultrasónicas utilizan la atomización ultrasónica de líquidos, y la energía de vibración ultrasónica es baja. El líquido se puede entregar a la boquilla por peso muerto o una bomba de líquido de baja presión para una atomización continua o intermitente.

En comparación con las técnicas de pulverización tradicionales (como la pulverización con aire y la pulverización electrostática), la pulverización ultrasónica tiene las siguientes ventajas:

Recubrimiento uniforme: tamaño de gota pequeño (10 a 50 μm), distribución más uniforme y menos desperdicio de material.
Alta eficiencia y ahorro de energía: no requiere gas a alta presión, bajo consumo de energía, adecuado para recubrimientos de precisión.
Aplicable a una variedad de materiales: se pueden pulverizar soluciones que contengan agentes antimicrobianos como nanoplata, dióxido de titanio y sales de amonio cuaternario.

Boquilla sin obstrucciones: sin pulverización a alta presión, lo que reduce el desgaste de la boquilla y los problemas de obstrucción.

Los recubrimientos antibacterianos por pulverización ultrasónica suelen contener los siguientes ingredientes activos:
Nanoplata (AgNPs): antibacteriano de amplio espectro, destruye las membranas celulares bacterianas.
Dióxido de titanio (TiO₂): antibacteriano fotocatalítico, degrada la materia orgánica bajo la luz ultravioleta.
Sales de amonio cuaternario (QAC): con carga positiva, adsorben y destruyen las células microbianas.
Quitosano: agente antibacteriano natural con buena biocompatibilidad.

Áreas de aplicación
1. Equipos e instrumentos médicos
Rociar capas antibacterianas en las superficies de instrumentos quirúrgicos, catéteres, mascarillas, etc. para reducir el riesgo de infección hospitalaria.
Recubrimiento de implantes ortopédicos para prevenir la infección bacteriana posoperatoria.
2. Envasado de alimentos
Rociar agentes antibacterianos en la pared interna de la envoltura de plástico y las cajas de embalaje para prolongar la vida útil de los alimentos.
3. Instalaciones públicas
Tratamiento antibacteriano de superficies de contacto de alta frecuencia, como botones de ascensor, manijas de puertas y asientos de transporte público.
4. Textiles
Tratamiento de recubrimiento antibacteriano de ropa protectora médica, calcetines antibacterianos y ropa deportiva.