紙幣表面細菌的粘附力學(xué)建模研究.pdf

1、隨著社會生產(chǎn)、生活和建設(shè)的不斷改善和人類物質(zhì)、精神文明的不斷提高，產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題，其中以細菌、病毒等微生物對人類的健康威脅越來越大。醫(yī)學(xué)研究證明紙幣不僅是許多疾病傳播的載體，也是引起許多疾病的罪魁禍?zhǔn)?。而且，人們的健康意識也在不斷加強，對周圍環(huán)境的健康性、安全性要求也越來越高。
　　 紙幣作為人民日常生活中的必需品，紙幣消毒成為人們關(guān)注的對象。要想解決紙幣消毒的問題，對細菌粘附、清除和預(yù)防方面的研究就顯得十分重要。要解決

2、細菌的粘附問題，首先要清楚細菌在紙幣表面的粘附機理，細菌的粘附機理是解決細菌粘附問題的理論和基礎(chǔ)。
　　 論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)通過檢索國內(nèi)外細菌粘附力學(xué)大量文獻，對這些研究成果進行了總結(jié)和相關(guān)分析，以此為基礎(chǔ)，提出了細菌粘附研究的發(fā)展方向和需要做的工作。
　　 (2)全面總結(jié)和分析了細菌在紙幣表面的分布情況，紙幣表面的細菌量隨著季節(jié)變化明顯，同時與紙幣面值的大小也有關(guān)系。通過電鏡觀察，紙幣

3、表面粗糙度與細菌粘附量呈正相關(guān)。細菌在紙幣表面粘附受多種因素影響，包括:細菌本身、外界環(huán)境、紙幣表面的情況等，所以在研究粘附力時候要綜合考慮多種因素的影響。
　　 (3)較全面的總結(jié)和分析了目前細菌粘附表面的力學(xué)機理研究成果。在細菌的粘附過程中，分為特異性粘附和非特異性粘附，其中范德華力是普遍存在的粘附力，其他力都是在一定條件情況下存在的。在粘附過程中還存在靜電力、毛細作用力、細菌特殊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力、氫鍵力、化學(xué)鍵力;細菌的細

4、胞結(jié)構(gòu)、紙幣表面的情況和外界環(huán)境因素都能影響到細菌的粘附。
　　 (4)利用MATLAB可視化軟件對幾種典型的粘附力進行可視化模擬，加深了對模型的認(rèn)識和分析。直觀顯示了各個參數(shù)、變量的變化情況，以及對粘附的影響。在細菌與紙幣的粘附過程中，當(dāng)細菌與紙幣的距離減小到2×10-7m時，范德華力作用急劇增大，當(dāng)接觸的突起部分半徑r＜2×10-9m時，粗糙度增加，范德華力增大的速度變大。并且，在nm量級，靜電力要比范德華力大2個數(shù)量級到3

5、個數(shù)量級。毛細作用力比靜電力也大2個數(shù)量級左右。
　　 (5)研究構(gòu)造了細菌的實體模型。運用ANSYS軟件進行模擬，加載載荷進行力學(xué)分析，研究分析作用力在細菌細胞的分布情況和變化。這是一種探索性研究，結(jié)論的有效與適用性尚不可知，但作為一種嘗試是有一定的價值作用的，為更深層次和廣泛研究提供一定借鑒。
　　 (6)運用ANSYS軟件對細菌的模擬進行了模擬和分析，細胞模型內(nèi)的應(yīng)力分布及傳遞規(guī)律是:隨著位移的施加，應(yīng)力沿細胞中心

6、軸傳播并同時向其周圍傳播，但從向周圍傳播的速度比較慢。由于外在載荷的存在和細胞質(zhì)的流動，對細胞壁產(chǎn)生內(nèi)壓，由此而發(fā)生一些應(yīng)力分布的變化。而且隨著載荷的施加，垂直于載荷加載方向的應(yīng)力分布情況要比載荷加載方向的應(yīng)力分布變化要明顯。
　　 (7)通過對前面的研究，能夠?qū)毦诩垘疟砻娴恼掣郊傲W(xué)情況有全面的了解，使人們在使用紙幣的時候能夠注意到健康、安全的使用方式，同時對于紙幣的殺菌消毒有重要的意義，也為紙質(zhì)類物品（圖書、包裝袋等）的