2.3.2 四针状氧化锌晶须的应用
主要应用领域：陶瓷、橡胶塑料、纺织品、功能纤维、医疗卫生用品、涂料光催化剂、催化剂，抑菌除去甲醛、化妆品防晒抗紫外线、电子电器制品。在国防、航天工业、电子、化工、交通等众多领域均有着广泛的市场前景。
1）材料增强增韧
由于四针状氧化锌晶须具有特殊的空间结构，大的长径比、各向同性等特点，使得它作为增强材料时与复合材料中的主体材料作用力更大，避免了单一针状晶须为增强成分时需大量加入导致复合材料加工困难的问题，并且在复合材料中起骨架作用，能够显著地改善基体强度和加工性能，在工艺陶瓷、结构陶瓷、特种陶瓷等中加入适量的氧化锌晶须，可明显提高其抗碎裂和抗急冷性能。
2）用于高分子材料抗静电
高分子材料因其独特的绝缘性，给材料的使用带来了负面效应，即静电问题。橡胶类材料长时间受磨后表面会产生静电现象，大量积聚的静电荷使空气中的氧变成反应活性更高的臭氧，加速受磨表面材料的氧化破坏。四针状氧化锌晶须任意两个针间夹角均为109°，能形成非常有效的三维网状导电通道，通过晶须尖端放电和隧道效应达到抗静电的目的，并且用量少，它的导电性是基于其单晶体本身具有导电性，而不需要借助于表面涂层和电镀等方式，能显著降低塑料、树脂、橡胶等复合材料的电阻，起到抗静电作用。赵雨辰公开的发明专利：一种四针状氧化锌晶须复合材料等效介电常数的计算方法与流程，具体按照以下步骤实施：①推导四针状氧化锌晶须复合材料的传输系数；②联立两个传输系数表达式得到超越方程；③求解超越方程。该技术可以在没有先验的实验知识作为依据的情况下，更加简便快速地计算出四针状氧化锌晶须复合材料等效介电常数。
3）提高材料的耐磨及防滑性能
有研究表明，高分子材料即使在很低的滑动速度下，摩擦过程中材料表面的温度也超过100℃。在这样高的温度和表面摩擦张力、加载压力作用下，裂纹一旦产生就会立即扩展，当裂纹与裂纹相遇时，就产生了表面剥离和脱落，形成磨屑。与大多数高分子材料相比，ZnOw具有很好的耐热和导热性能，在橡胶中加入ZnOw，可较好地分散因摩擦、磨损而产生的热量，使胶料在磨损过程中表面温度不至于上升得太高，降低胶料的磨耗量，同时提高强度（表2.1）。将ZnOw加入自行车刹车片材料中，其雨天刹车距离由常规的9.6 m缩短为3.2 m。
表2.1 ZnOw与天然橡胶复合材料的耐磨性能
在轿车子午线轮胎胎面胶中加入3份左右ZnOw，可使硫化胶的磨耗量减小约23%，将145SR12LT规格的样胎于100%负荷下运行110 h后，胎面完好（表2.2）。随着ZnOw用量的增大，硫化胶的阿克隆磨耗量减小。这是因为ZnOw的用量过大，分散较困难，使剪切力增大，断裂增多，胶料的综合性能发挥不充分。
表2.2 胎面胶/ZnOw复合材料的耐磨性能（周祚万，2002）(https://www.daowen.com)
4）用于抗菌及空气净化
四针状氧化锌晶须能高效杀灭和消除细菌及其残骸，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白念珠菌和沙门菌等常见细菌的杀灭率达99%以上，可用于空气清新除臭剂和抗菌剂，除去空气、地板甚至义齿软衬材料中的有害物质。河南宏科重工开发出氧化锌晶须应用在抗菌剂中可合成抗菌剂地板，把一定量的抗菌剂添加到地板中，经过加工而成。它可以使表面细菌的繁殖受到抑制，进而达到保持长期卫生、安全的目的。2005年，西南交通大学在国内率先研制成功具有四针状结构的纳米氧化锌晶须抗菌材料，并首批通过中国抗菌材料及制品行业协会“抗菌标志”认证，使我国成为继日本之后世界第二个能批量生产该抗菌材料的国家，目前抗菌地板逐渐受到消费者的关注和青睐。究其原因，主要是由于人们生活水平的日益提高，健康环保意识的不断加强，特别是受“虫橘”和“三聚氰胺”的影响，使得广大消费者对家居环境也格外关心和重视起来。同为抗菌木地板，其抗菌成分也不太相同。大体归类，抗菌剂可分有机和无机两大类别。目前在木地板市场中，使用无机类抗菌剂的产品较多见。而无机类抗菌剂又分为银离子抗菌剂、光催化抗菌剂和氧化锌晶须三种。银离子抗菌剂是利用银的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银离子固定在沸石等多孔材料表面。光催化抗菌剂的主要成分是纳米级的二氧化钛，通过吸收光而处于高能量状态，并将高能量传递给反应物使其发生化学反应，起到消灭空气中的浮游细菌、霉菌、尘螨的目的。氧化锌晶须在常态下可与空气中的氧和水分反应释放氧原子、羟基自由基、负氧离子等多种抗菌物质。同时，锌离子也可与细菌中的酶发生反应杀灭细菌。特别是，四针状氧化锌晶须可用于载人航天工程中长效抗菌，由于国际空间站上生存着20多种细菌和其他微生物，对航天员和太空站上复杂的电子设备和仪器造成严重威胁。由于太空环境的特殊性，载人飞船、空间实验室、各种实验卫星等太空装备一旦受到哪怕痕量的细菌等微生物污染，都可能带来严重后果和巨大损失；特别是深空和深海探测，既不能将地球上的微生物带入其他星球和深海，更要避免将外星球和深海可能存在的微生物带回地球，否则后果不堪设想。事实上，要完全避免微生物进入太空装备和深海几乎是不可能的，载人航天装备应该考虑微生物污染控制的相关研究。采用消毒剂和杀菌剂，不能解决长期问题，还有可能导致微生物产生耐（抗）药性，甚至是变异。氧化锌是一种安全性很高的、无须光照的无机类抗菌材料，被广泛使用在医药卫生和工业产品中。四针状氧化锌可实现全天候抗菌，在载人航天工程和深海探测中的应用具有很好的前景。氧化锌晶须改性光固化复合树脂的结构如图2.8所示。
图2.8 氧化锌晶须改性光固化复合树脂的结构
5）作为功能性颜料制备的涂料
采用弹性聚氨酯树脂为基料，导电氧化锌晶须为功能性颜料，以及着色颜料、气相二氧化硅和助剂，可制备各色弹性、强度好的弹性涂料。
6）用于制备网络聚合物复合材料
以CYD-127环氧树脂（EP）、聚氨酯（PU）、柔性固化剂聚醚胺D400和四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）为原料制备了PU-EP IPNs互穿网络聚合物及其复合材料。当改性TZnOw用量为环氧树脂质量的1%时，复合材料阻尼性能最好。T-ZnOw质量分数为2%时，复合材料拉伸强度最大。随T-ZnOw用量增加，复合材料热稳定性提高。
7）作为高性能齿科树脂基复合材料
四针状氧化锌晶须还可用于牙齿基托。用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（γ-MPS）对四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）进行表面处理获得硅烷改性的T-ZnOw（K-TZnOw），合成的一系列SiO2包覆率不同的新型SiO2杂化四针状氧化锌晶须（SK-TZnOw），完全克服了现有技术中存在的二次龋齿、力学性能低及聚合收缩大的缺点。