紙幣表面細(xì)菌的粘附力學(xué)建模研究.pdf

1、隨著社會(huì)生產(chǎn)、生活和建設(shè)的不斷改善和人類(lèi)物質(zhì)、精神文明的不斷提高，產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問(wèn)題，其中以細(xì)菌、病毒等微生物對(duì)人類(lèi)的健康威脅越來(lái)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(shí)也在不斷加強(qiáng)，對(duì)周?chē)h(huán)境的健康性、安全性要求也越來(lái)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(duì)象。要想解決紙幣消毒的問(wèn)題，對(duì)細(xì)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(xì)菌的粘附問(wèn)題，首先要清楚細(xì)菌在紙幣表面的粘附機(jī)理，細(xì)菌的粘附機(jī)理是解決細(xì)菌粘附問(wèn)題的理論和基礎(chǔ)。
　　 論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 (1)通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外細(xì)菌粘附力學(xué)大量文獻(xiàn)，對(duì)這些研究成果進(jìn)行了總結(jié)和相關(guān)分析，以此為基礎(chǔ)，提出了細(xì)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(xì)菌在紙幣表面的分布情況，紙幣表面的細(xì)菌量隨著季節(jié)變化明顯，同時(shí)與紙幣面值的大小也有關(guān)系。通過(guò)電鏡觀察，紙幣

3、表面粗糙度與細(xì)菌粘附量呈正相關(guān)。細(xì)菌在紙幣表面粘附受多種因素影響，包括:細(xì)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(shí)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(xì)菌粘附表面的力學(xué)機(jī)理研究成果。在細(xì)菌的粘附過(guò)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(guò)程中還存在靜電力、毛細(xì)作用力、細(xì)菌特殊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力、氫鍵力、化學(xué)鍵力;細(xì)菌的細(xì)

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(xì)菌的粘附。
　　 (4)利用MATLAB可視化軟件對(duì)幾種典型的粘附力進(jìn)行可視化模擬，加深了對(duì)模型的認(rèn)識(shí)和分析。直觀顯示了各個(gè)參數(shù)、變量的變化情況，以及對(duì)粘附的影響。在細(xì)菌與紙幣的粘附過(guò)程中，當(dāng)細(xì)菌與紙幣的距離減小到2×10-7m時(shí)，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(shí)，粗糙度增加，范德華力增大的速度變大。并且，在nm量級(jí)，靜電力要比范德華力大2個(gè)數(shù)量級(jí)到3

5、個(gè)數(shù)量級(jí)。毛細(xì)作用力比靜電力也大2個(gè)數(shù)量級(jí)左右。
　　 (5)研究構(gòu)造了細(xì)菌的實(shí)體模型。運(yùn)用ANSYS軟件進(jìn)行模擬，加載載荷進(jìn)行力學(xué)分析，研究分析作用力在細(xì)菌細(xì)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(jià)值作用的，為更深層次和廣泛研究提供一定借鑒。
　　 (6)運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)細(xì)菌的模擬進(jìn)行了模擬和分析，細(xì)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(xì)胞中心

6、軸傳播并同時(shí)向其周?chē)鷤鞑?，但從向周?chē)鷤鞑サ乃俣缺容^慢。由于外在載荷的存在和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)，對(duì)細(xì)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(guò)對(duì)前面的研究，能夠?qū)?xì)菌在紙幣表面的粘附及力學(xué)情況有全面的了解，使人們?cè)谑褂眉垘诺臅r(shí)候能夠注意到健康、安全的使用方式，同時(shí)對(duì)于紙幣的殺菌消毒有重要的意義，也為紙質(zhì)類(lèi)物品（圖書(shū)、包裝袋等）的