生物約束成形

生物約束成形——

微生物的金屬化生物約束成形加工：目前已發(fā)現(xiàn)的微生物中大部分細(xì)菌直徑只有1μm左右，菌體有各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)幾何外形，用現(xiàn)在加工手段很難加工出這么小的標(biāo)準(zhǔn)三維形狀。通過金屬化不同標(biāo)準(zhǔn)幾何外形與亞結(jié)構(gòu)的菌體，再經(jīng)排序或微操作，實(shí)現(xiàn)生物約束成形。金屬化：用化學(xué)沉積方法制備具有一定強(qiáng)度和外形的空心金屬化菌體,并以此作構(gòu)形單體構(gòu)造微結(jié)構(gòu)或功能材料。蠟狀芽孢桿菌(Bacilluscereus)為磁性金屬化單體的模板.蠟狀芽孢桿菌細(xì)胞形態(tài)呈桿狀,長約3.0~5.0μm,寬約1.0~1.2μm,革蘭氏陽性菌.蠟狀芽孢桿菌化學(xué)鍍鎳磷微生物培養(yǎng)和細(xì)胞搜集采用中國科學(xué)院微生物研究所保藏的蠟狀芽孢桿菌為金屬化模板，其培養(yǎng)均采用常規(guī)方法，對數(shù)期后離心搜集菌體細(xì)胞固定為保持細(xì)胞原形和增加機(jī)械強(qiáng)度,在金屬化前對搜集的菌體細(xì)胞進(jìn)行戊二醛固定，再經(jīng)乙醇系列脫水、環(huán)氧丙烷浸透、樹脂包埋及固化等處理,最后制備成超薄切片菌體金屬化前處理方法經(jīng)過敏化、活化及解膠等前處理工藝,最終在菌體表面上吸附鈀顆粒,以形成化學(xué)鍍鎳的活化中心,使之具有自催化性菌體金屬化—化學(xué)鍍鎳磷在pH為9，40℃的鍍液中采用化學(xué)沉積的方法進(jìn)行菌體金屬化膠態(tài)鈀活化：二價(jià)錫鹽與鈀鹽混合配制的膠態(tài)把溶液將形成鈀鹽與二價(jià)錫的絡(luò)合物，在鹽酸水溶液中,鈀微粒周圍被溶膠狀的水解二價(jià)錫離子包圍,形成穩(wěn)定膠態(tài),阻止鈀微粒的聚集。水洗：膠態(tài)鈀活化后的菌體再經(jīng)水洗處理，實(shí)際上是鈀微粒周圍溶膠狀水解二價(jià)錫離子與水的反應(yīng)過程，生成凝膠狀物質(zhì)Sn2（OH）3Cl沉積在鈀微粒表面解膠：將鈀微粒周圍的二價(jià)錫離子水解膠層脫去,裸露出具有催化活性的金屬把微粒把經(jīng)過膠態(tài)把活化的菌體,放在含氫離子和氫氧根等離子的溶液中浸漬數(shù)秒到1分鐘硫酸鎳或氯化鎳是鍍層中鎳的來源。次磷酸鈉通過催化脫氫，提供活潑的新生態(tài)氫原子，從而把鎳離子還原成金屬鎳；此外還使鍍層中含有磷，

形成鎳磷合金鍍層。檸檬酸鈉、焦磷酸鈉、三乙醇胺及氯化銨等使生成穩(wěn)定絡(luò)合物，防止生成氫氧化物及亞磷酸鹽沉淀。硫脲可掩蔽鍍液中產(chǎn)生的活性結(jié)晶核心，

防止鍍液分解，增加鍍液穩(wěn)定性。氟化物使亞磷酸分子中氫和磷原子間鍵合變?nèi)酰?/p>

氫在被催化表面上容易移動(dòng)，提高沉積速度。蠟狀芽孢桿菌用2號鍍液化學(xué)鍍后,菌體形狀保持不變,菌體表面光滑在2θ=40~50°之間出現(xiàn)一饅頭峰,為高磷鎳磷鍍層的典型圖,說明鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)金屬化后的蠟狀芽孢桿菌對NdFeB永磁體沒有反應(yīng)，鍍層是非磁性的機(jī)理根據(jù)細(xì)胞壁強(qiáng)度,適當(dāng)控制鍍層厚度,可保持菌體原有形態(tài)；菌體表面吸附催化鈀微粒是實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍍的前提；可以通過控制鈀微粒的數(shù)量和粒度來調(diào)控化學(xué)鍍的沉積速度和鍍層表面粗糙度；菌體鎳磷化學(xué)鍍層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu),無磁性有磁性的金屬化菌體鍍液可采用鎳硼、鈷磷、鈷鎳磷等，鍍層磁性高低與非磁性元素P含量有關(guān),P含量越低,磁性越強(qiáng)前處理的過程中要加入六偏磷酸鈉分散劑;在沉積過程中注意均勻攪拌構(gòu)造微管道，微電極、微導(dǎo)線；菌體排序與固定，構(gòu)