从外源进行内部能量活化的等离子体激元辅助系统和方法技术方案

技术编号:8741867 阅读:165 留言:0更新日期:2013-05-29 19:22
一种在置于人工容器中的介质中产生改变的方法和系统。所述方法在介质附近放置等离子体激元试剂和能量调节剂中的至少之一。所述方法施加引发能量穿过所述人工容器至介质。所述引发能量与所述等离子体激元试剂或所述能量调节剂相互作用,以直接或间接地在所述介质中产生变化。所述系统包括引发能量源,其设置为对介质施加引发能量以活化等离子体激元试剂或能量调节剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在介质或物体内部产生辐射能以通过暴露于该辐射来改变介质或物体性能的方法和系统。
技术介绍
目前,光(即来自射频的电磁辐射,从可见光至X射线和Y射线波长范围)活化加工用于各种工业过程,从光刻胶固化到按需臭氧制备、灭菌、促进聚合物交联活化(例如在胶粘剂和表面涂层中)等。今天,在这些领域中认为光活化加工比常规方法具有显著优势。例如,通过蒸汽高压或食品加工中通过巴氏法的常规灭菌可能不适当地使待灭菌介质过热。因而,光活化可固化涂层是涂层工业中发展最快的领域之一。近年来,该技术已进入许多行业领域例如光纤、光敏胶粘剂和压敏胶粘剂、以及机动车应用如固化外涂层和可固化粉末涂层。该发展的驱动力主要是对于提高涂覆和固化工艺的生产率的需求,这是由于常规非光活化胶粘剂和表面涂层通常需要:1)从胶粘剂和表面涂层除去溶剂以产生固化,和2)时间/温度固化,这使得制造工艺延迟且成本增加。此外,由于能源成本提高以及对溶剂排入环境的严格规定,所以在胶粘剂和表面涂层应用中使用基于溶剂的产品变得越来越没有吸引力。通过可辐射固化胶粘剂和表面涂层组合物既适于节能也有益于生态考虑。已经开发了可辐射固化聚合物交联体系,从而不需要高烘箱温度且不需要昂贵的溶剂回收系统。在该体系中,在通用光敏剂的存在下,光辐射引发自由基交联。然而,在胶粘剂和表面涂层应用中以及在许多其它上述应用中,光活化加工由于光进入加工介质中的渗透深度而受限。例如,在水灭菌中,紫外光源结合摇动和搅拌机制以确保水介质中任何细菌均暴露于紫外光。在光活化胶粘剂和表面涂层加工中,主要限制在于待固化材料必须直接暴露于光,包括类型(波长或光谱分布)和强度二者。在胶粘剂和表面涂层应用中,任何“遮蔽”区域都需要二次固化历程,使得非遮蔽区域上的固化时间增力口,并且由于存在后续固化必须穿过其进行的密封表层导致固化时间延迟(即称为蚕茧效应)。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的这些问题和缺点,如以下多个实施方案中所述。在一个实施方案中,提供一种在设置于人工容器内的介质中产生变化的方法和系统。所述方法(I)在介质附近设置等离子体激元试剂和能量调节剂中的至少其一,和(2)从施加引发能量源将引发能量穿过人工容器施加至介质。施加的引发能量与等离子体激元试剂或能量调节剂相互作用,以直接或间接地在介质中产生变化。所述系统包括:设置为包含含有能量调节剂或等离子体激元试剂的介质的人工容器。所述系统还包括施加引发能量源,其设置为将引发能量穿过人工容器施加至介质以使等离子体激元试剂和能量调节剂中的至少其一活化。在另一实施方案中,提供一种用于使可辐射固化介质固化的方法和系统。所述方法将施加能量施加至遍及包含未固化的可辐射固化介质以及等离子体激元试剂和能量调节剂中的至少其一的组合物。施加的引发能量与等离子体激元试剂或能量调节剂相互作用,以通过介质中聚合物的聚合来直接或间接地固化介质。所述系统包括引发能量源,其设置为对所述组合物施加引发能量。应理解上述概述及其后的详述二者均是示例性的,并不限制本专利技术。附图说明由于结合附图考虑可更好地理解以下详述,因此易于获得对本专利技术及其各种附带优势的完整理解,其中:图1提供以米为单位的一个示例性电磁波谱(Inm等于10_9米);图2是可光活化试剂的列表;图3A是根据本专利技术一个实施方案的系统的示意图,其中引发能量源导向自包含的介质以在介质中产生变化;图3B是根据本专利技术另一实施方案的系统的示意图,其中引发能量源导向包含介质的容器,所述介质具有在介质内部分配的能量调节剂;图3C是根据本专利技术另一实施方案的系统的示意图,其中引发能量源导向包含介质的容器,所述介质具有在介质内部隔离的能量调节剂;图3D是根据本专利技术另一实施方案的系统的示意图,其中引发能量源导向包含介质的容器,所述介质具有在流化床构造的介质内部隔离的能量调节剂;图4示出用于实现本专利技术多个实施方案的一个示例性计算机系统;图5A和5B示出等离子体激元纳米结构及其在不同激发波长的理论电磁增强;图6A-6G提供用于本专利技术的等离子体激元光敏探针的代表性实施方案;图7A和7B是示出本专利技术的等离子体激元增强效果的图;图8A-8J示出等离子体激元活性纳米结构的代表性实施方案;图9A-9C示出具有可通过光子辐射进行切割的连接体的PEPST探针的多个实施方案;图10是含水介质中的“窗口”的图;图11示出本专利技术的能量调节剂(或引发能量转化剂/EEC)-光活化剂(PA)系统的一个实施方案;图12A-12F示出等离子体激元光活性能量调节剂-PA探针的数个实施方案;图13A-13B示出表现出XEOL的金配合物的各个优选实施方案的结构;图14示出表现出XEOL的化合物的另一实施方案的结构,即三_8_羟基喹啉-铝配合物;图15示出用于本专利技术的光活性能量调节剂-PA探针的等离子体激元增强机理;图16A-16C示出具有可分离键的PEPST能量调节剂-PA系统的实施方案;图17示出用于双等离子体激元激发的PEPST探针的一个实施方案;图18A-18D提供包封的光敏剂的使用次序的图;图19是显示BaFBr基体中掺杂Eu的XEOL的图;图20示出本专利技术的EIP探针的多个实施方案;图21A-21B示出本专利技术EIP探针的其它实施方案;图22A-22C示出EIP探针示意设计的其它实施方案;图23A和23B示出基本EPEP探针的多个实施方案;图24示出具有NPs、NWs和NR的EPEP探针的一个实施方案;图25示出具有NPs、NWs, NRs和生物受体的EPEP探针的一个实施方案;图26示出具有NPs和多NWs的EPEP探针的一个实施方案;图27不出本专利技术的灭菌系统的一个实施方案;图28示出利用等离子体激元的本专利技术灭菌系统的另一实施方案;图29不出利用光敏材料的本专利技术灭菌系统的另一实施方案;图30不出利用光敏材料和介电介质的本专利技术灭菌系统的另一实施方案;图31示出利用具有嵌入金属纳米颗粒的X射线能量转化剂的本专利技术灭菌系统的另一实施方案,所述嵌入金属纳米颗粒起等离子体激元功能;图32示出利用嵌入金属纳米颗粒的本专利技术灭菌系统的另一实施方案,其中所述嵌入金属纳米颗粒引入在其中待灭菌介质将流过的可重入(re-entrant)结构内侧上;图33示出利用X-射线能量转换剂的本灭菌系统的另一实施方案,所述能量转换剂具有图31所示的嵌入金属纳米颗粒,所述嵌入金属纳米颗粒包含在其中待灭菌的介质将流过的容器的内层;图34示出利用嵌入金属纳米颗粒的本专利技术灭菌系统的另一实施方案,所述嵌入金属纳米颗粒引入在其中待灭菌介质将流过的可重入壁结构内侧上;图35示出利用在其中待灭菌介质将流过的容器内部上的化学受体的本专利技术灭菌系统的另一实施方案;图36示出本专利技术灭菌系统的另一实施方案,其利用在一层中的嵌入金属纳米颗粒和在其中待灭菌介质将流过的容器内部的更内层中的化学受体;图37示出本专利技术灭菌系统的另一实施方案,其利用光敏材料和在其中待灭菌介质将流过的容器内部上的化学受体;图38示出本专利技术灭菌系统的另一实施方案,其利用光敏材料、结合有嵌入金属纳米颗粒的电介质层以及在其中待灭菌介质将流过的容器内部探针表面上的化学受体;图39示出本专利技术的灭菌探针系统的一个实施方案;图40示出本专利技术灭菌探针系统另一实施方案,其利本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于固化可辐射固化介质的方法,包括:将组合物设置于至少两个物体之间,所述组合物包含1)未固化的可辐射固化介质和2)能量调节剂,施加来自x射线、γ射线、电子束中至少之一的能量穿过所述两个物体中至少之一并进入所述组合物中,其中所述能量与所述能量调节剂相互作用,以通过所述介质中聚合物的聚合来直接或间接地固化未固化的介质,其中所述能量调节剂包括在所述未固化的介质内发射光的光子发射体;和通过激活在所述可辐射固化介质中的光引发剂来固化所述可辐射固化介质,由此将所述至少两个物体固定在一起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:小弗雷德里克·A·博尔克图安·沃丁
申请(专利权)人:免疫之光有限责任公司杜克大学
类型:发明
国别省市:

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