Çinko oksit

Çinko oksit, ZnO formülü ile gösterilen bir inorganik bileşik. ZnO, suda çözünmeyen beyaz bir tozdur ve yaygın olarak kauçuk, plastik, seramik, cam, çimento, yağlayıcı, boya, merhem, yapıştırıcı, sızdırmazlık maddesi, pigment, yiyecekler, bataryalar, ferritler, yangın geciktiriciler ve ilk yardım bantları gibi kullanım alanlarına sahiptir. Mineral çinkoit, doğal olarak meydana gelmesine rağmen, çoğu çinko oksit sentetik olarak üretilir.
ZnO, II-VI grubunda bulunan geniş bantlı bir yarı iletkendir. Oksijen boşluğuna veya çinko geçiş maddelerine bağlı olarak yarı iletkenlerin doğal yüklenmeleri n tipidir. Bu yarı iletken, iyi şeffaflık, yüksek elektron hareketliliği, geniş bant aralığı ve oda sıcaklığında güçlü ışıldama dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahiptir. Bu özellikler gelişmekte olan uygulamalarda değerlidir, örneğin; sıvı kristal ekranlardaki saydam elektrotlar, enerji tasarrufu veya ısı koruma sağlayan pencereler, ince film transistörleri ve ışık yayan diyotlar gibi elektronikler.
Kimyasal özellikler
Saf ZnO beyaz bir tozdur, ancak doğada genellikle manganez ve sarıdan kırmızıya renk veren diğer safsızlıklar içeren bir nadir mineral olan çinkoit olarak bulunur.
Kristalli çinko oksit termokromiktir, havada ısıtıldığında beyazdan sarıya dönüşür ve soğutmada beyaza döner. Bu renk değişimine, stoikiometrik olmayan Zn1+xO'yu oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda (800 C'de, x = 0.00007) çevreye küçük miktarda oksijen verilmesi sebebiyle olur.
Çinko oksit bir amfoterik oksittir. Suda neredeyse çözünmez, ancak hidroklorik asit gibi çoğu asitte çözünür:
ZnO + 2 HCI - ZnCl2 + H2O
Katı çinko oksit ayrıca çinkoat verecek şekilde alkalilerde çözünür:
ZnO + 2 NaOH + Na2 - H2O [Zn(OH)4]
ZnO, yağlardaki yağ asitleriyle yavaş reaksiyona girer ve karşılık gelen oleat veya stearat gibi karboksilatları üretir. ZnO, güçlü bir çinko klorür çözeltisi ile karıştırıldığında çimento benzeri ürünler oluşturur ve bunlar en iyi şekilde çinko hidroksi klorürler olarak tanımlanır. Bu çimento dişçilikte kullanılmaktadır.
ZnO ayrıca fosforik asit ile işlendiğinde çimento benzeri bir malzeme oluşturur; ilgili malzemeler diş hekimliğinde kullanılır. Bu reaksiyon ile üretilen büyük bir çinko fosfat tutkalı hopeittir, Zn3(PO4)2 4H2O
ZnO, 1975 Cde standart oksijen basıncı ile çinko buharı ve oksijene ayrışır. Karbotermik bir reaksiyonda, karbonla ısıtma, oksiti çok daha düşük bir sıcaklıkta (yaklaşık 950 C civarında) çinko buharına dönüştürür.
ZnO + C - Zn (Buhar) + CO
Çinko oksit, alüminyum ve magnezyum tozları ile şiddetli şekilde tepkimeye girebilir, ısıtma sırasında klorlanmış kauçuk ve keten tohumu yağı ile yangın ve patlamaya neden olabilir.
Çinko sülfür vermek için hidrojen sülfür ile reaksiyona girer. Bu reaksiyon ticari olarak kullanılır.
[ <span title="This claim needs references to reliable sources. (April 2016)">kaynak belirtilmeli</span> ]
ZnO + H2S - ZnS + H2O
Fiziksel özellikler
Yapısı
Çinko oksit, iki ana formda, altıgen wurtzite ve kübik çinkoblend halinde kristalleşir. Wurtzite yapısı, ortam koşullarında en kararlı ve bu nedenle en yaygın olanıdır. Çinkoblend formu, kübik kafes yapılı substratlar üzerinde ZnO büyütülerek stabilize edilebilir. Her iki durumda da, çinko ve oksit merkezleri Zn(II) için en karakteristik geometri olan dörtyüzlüdür. ZnO, yaklaşık 10 GPa olan nispeten yüksek basınçlarda kaya tuzu motifine dönüşür.
Altıgen ve çinkoblend polimorflarının yansıma simetrisi yoktur (herhangi bir noktaya göre bir kristalin yansıması onu kendine dönüştürmez). Bu ve diğer kafes simetri özellikleri, altıgen ve çinkoblend ZnO'nun piezoelektrikliği ve altıgen ZnO'nun piroelektrikliği ile sonuçlanmaktadır.
Altıgen yapı 6 mm (Hermann-Mauguin notasyonu) ya da C6v (Schoenflies notasyonu) nokta grubuna ve P63mc veya C6v4 boşluk grubuna sahiptir. Kafes sabitleri a = 3.25 Å ve c = 5.2 Å; c/a oranı ~1.60, altıgen hücre için ideal değere (c/a=1.633) yakındır. Çoğugrup II-VI maddeleri gibi, ZnO büyük ölçüde iyonik (Zn2+ - O2-) olarak bağlanır, mukabil yarıçapları Zn2+ için 0.074 ve O2- için 0.140 nmdir. Bu özellik, ZnO'nun güçlü piezoelektrikliğinin yanı sıra, sfalerit yapısı yerine wurtzit oluşumu tercihinden sorumludur. Polar Zn-O bağları nedeniyle, çinko ve oksijen düzlemleri elektriksel olarak yüklüdür. Elektriksel nötrlüğü korumak için, bu düzlemler çoğu alakalı maddede atomik seviyede kendilerini yeniden inşa ederler, fakat ZnO'da bunu yapmazlar- yüzeyleri atomik olarak düz, sağlamdır ve yeniden yapılanma göstermez. ZnO'nun bu anomalisi tam olarak açıklanmamıştır. Bununla birlikte, wurtzoid yapılarını kullanan çalışmalar, ZnO düzlemlerindeki yüklerin kökenine ek olarak, yüzey düzlüğünün kökenini ve ZnO wurtzite yüzeylerinde yeniden yapılanmanın olmadığını açıklamıştır.
Mekanik özellikler
ZnO, Mohs ölçeğinde yaklaşık olarak 4,5 kadar sertliğe sahip nispeten yumuşak bir malzemedir. Elastik sabitleri, GaN gibi ilgili III-V yarı iletkenlerininkinden daha küçüktür. Seramikler için yüksek ısı kapasitesi ve ısı iletkenliği, düşük termal genleşme ve yüksek erime sıcaklığı ZnO için faydalıdır. ZnOdaki E2 optik fononu, 10 Kda alışılmadık derecede uzun ömürlü 133 ps gösterir.
Tetrahedral olarak bağlanmış yarı iletkenler arasında, ZnO'nun en yüksek piezoelektrik tensöre sahip olduğu veya en azından GaN ve AlN ile karşılaştırılabilecekler arasında olduğu belirtilmiştir. Bu özellik, büyük bir elektromekanik kenetleme gerektiren birçok piezoelektrik uygulama için çinko oksiti teknolojik olarak önemli bir malzeme yapar.
Elektriksel özellikleri
ZnO oda sıcaklığında ~3.3 eV ile, nispeten büyük bir doğrudan bant aralığına sahiptir. Büyük bir bant boşluğu ile ilişkili avantajlar arasında, yüksek arıza voltajları, büyük elektrik alanlarını sürdürme yeteneği, daha düşük elektronik gürültü ve yüksek sıcaklık ve yüksek güç kullanımı sayılabilir. ZnOnun bant aralığı ayrıca magnezyum oksit veya kadmiyum oksit ile alaşımlanarak ~ 34 eVe ayarlanabilir.
ZnO genellikle, dopingleme olmasa bile, n tipi bir karaktere sahiptir. Nonstokiyometri, tipik olarak n tipi karakterin kökenidir, ancak konu tartışmalıdır. Teorik hesaplamalara dayanarak, istem dışı hidrojen ikamelerinin safsızlıklardan sorumlu olduğuna dair alternatif bir açıklama önerilmiştir. Kontrol edilebilir n-tipi doping, Zn'nin Al, Ga, In gibi grup-III elementleri veya oksijenin klorür veya iyot grup-VII elementleri ile ikame edilmesiyle kolayca gerçekleştirilir.
ZnO'nun güvenilir p tipi dopingi zor olmaya devam etmektedir. Bu sorun, p-tipi katkı maddelerinin düşük çözünürlüğünden ve bunların bol miktarda n-tipi safsızlık ile kapatılmasından kaynaklanmaktadır. Bu sorun GaN ve ZnSe'de gözlenir. "Kendinden" n-tipi malzemede p-tipinin ölçülmesi, numunelerin homojen olmaması nedeniyle karmaşıktır.
P-doping için mevcut sınırlamalar, ZnO'nun elektronik ve optoelektronik uygulamalarını sınırlar, bu uygulamalar genellikle n-tipi ve p-tipi malzemelerin kesişmesini gerektirir. Bilinen p-tipi katkı maddeleri arasında bakır ve gümüşe ek olarak grup-I elemanları Li, Na, K; grup-V elemanları N, P ve As bulunur. Bununla birlikte, bunların birçoğu derin alıcılar oluşturur ve oda sıcaklığında önemli p tipi iletim üretmez.
ZnO'nun elektron hareketliliği sıcaklığa göre büyük ölçüde değişir ve 80 K'da maksimum ~2000 cm2/(Vs)'dir. Delik hareketliliği hakkındaki veriler az bulunmakla beraber 530 cm2/ Vs) aralığında değişir.
Varistör olarak hareket eden ZnO diskleri, aşırı gerilim arestörlerinin aktif maddesidir.
Üretim
Endüstriyel kullanım için ZnO, üç ana işlemle yılda 105 ton seviyelerinde üretilmektedir:
Dolaylı işlem
Dolaylı veya Fransız işleminde, metalik çinko grafit bir potada eritilir ve 907 C (genelde yaklaşık 1000 C)'nin üzerindeki sıcaklıklarda buharlaştırılır. Çinko buharı, havadaki oksijen ile reaksiyona girerek ZnO'yu verir, sıcaklığında bir düşüş ve parlak ışıldama gözlemlenir. Çinko oksit parçacıkları bir soğutma kanalına taşınır ve bir torba evde toplanır. Bu dolaylı yöntem, 1844'te LeClaire (Fransa) tarafından popülerleştirildi ve bu nedenle yaygın olarak Fransız süreci olarak biliniyor. Sonuç ürün, ortalama 0.1 ile birkaç mikrometre büyüklüğünde aglomere çinko oksit parçacıklarından oluşur. Ağırlık olarak, dünyadaki çinko oksidin çoğu Fransız prosesi ile üretilmektedir.
Doğrudan işlem
Doğrudan veya Amerikan süreci, çinko cevheri veya izabe yan ürünleri gibi çeşitli kontamine çinko kompozitler ile başlar. Çinko öncüleri, daha sonra dolaylı işlemde olduğu gibi oksitlenen çinko buharı üretmek için antrasit gibi bir karbon kaynağı ile ısıtılarak indirgenir (karbotermal indirgeme). Kaynak malzemenin daha düşük saflığı nedeniyle, nihai ürün, dolaylı olana kıyasla doğrudan işlemde daha düşük kalitededir.
Islak kimyasal işlem
Az miktarda endüstriyel üretim, çinko karbonat veya çinko hidroksitin çökeltildiği sulu çinko tuz çözeltileri ile başlayan ıslak kimyasal işlemleri içerir. Katı çökelti daha sonra 800 C civarındaki sıcaklıklarda kalsine edilir.
Laboratuvar sentezi
Bilimsel çalışmalar ve niş uygulamalar için ZnO üretmek için çok sayıda özel yöntem mevcuttur. Bu yöntemler, elde edilen ZnO formuna (yığın, ince film, nanotel), sıcaklığa ("düşük" yani oda sıcaklığına yakın veya "yüksek", yani T~1000 C), süreç tipine (buhar birikimi veya çözeltiden büyüme) ve diğer parametrelere göre sınıflandırılabilir.
Büyük tek kristaller (birçok santimetreküpte), gaz taşıma (buhar-faz birikimi), hidrotermal sentez, veya eriyik büyümesi ile büyütülebilir. Bununla birlikte, ZnO'nun yüksek buhar basıncı nedeniyle, eriyikten gelen büyüme problemlidir. Gaz nakliyle büyümenin kontrol edilmesi zordur ve hidrotermal yöntemi tercih edilir. İnce filmler, kimyasal buhar biriktirme, metalorganik buhar faz epitaksi, elektrodepozisyon, darbeli lazer biriktirme, püskürtme, sol-jel sentezi, atomik tabaka biriktirme, sprey piroliz, vb. yöntemlerle üretilebilir.
Sıradan beyaz toz halinde çinko oksit, bir sodyum bikarbonat çözeltisinin bir çinko anot ile elektroliz edilmesi yoluyla laboratuvarda üretilebilir. Çinko hidroksit ve hidrojen gazı çıkar. Isıtma üzerine çinko hidroksit çinko okside ayrışır.
Zn + 2 H2O - Zn(OH)2 + H2
Zn (OH)2 - ZnO + H2O
ZnO nanoyapıları
ZnO nanoyapıları, nanoçubuklar, tetrapodlar, nanokuşaklar, nanoçiçekler, nano-partiküller vs. çeşitli morfolojik yapılardan sentezlenebilir. Nanoyapılar, yukarıda belirtilen tekniklerin çoğuyla belirli koşullarda ve ayrıca buhar-sıvı-katı yöntemiyle elde edilebilir. . Sentez tipik olarak yaklaşık 90 C sıcaklıklarda eşmolar sulu bir çinko nitrat ve heksamin çözeltisi içerisinde gerçekleştirilir, heksamin bazik ortamı sağlar. Polietilen glikol veya polietilenimin gibi bazı katkı maddeleri, ZnO nanotellerinin en boy oranını geliştirebilir. ZnO nanotellerinin yüklenmesi, büyüme çözeltisine başka metal nitratlar eklenerek elde edilmiştir. Elde edilen nanoyapıların morfolojisi, öncü bileşim (çinko konsantrasyonu ve pH gibi) veya termal işleme (sıcaklık ve ısıtma hızı gibi) ilişkin parametreler değiştirilerek ayarlanabilir.
Önceden ekilmiş silikon, cam ve galyum nitrür substratları üzerindeki hizalanmış ZnO nanotelleri, temel ortamlarda çinko nitrat ve çinko asetat gibi sulu çinko tuzları kullanılarak büyütülmüştür. ZnO ile alt tabakaların ekilmesi, sentez sırasında ZnO kristalinin homojen çekirdeklenmesi için alanlar yaratır. Yaygın ön tohumlama yöntemleri arasında, çinko asetat kristalitlerinin yerinde termal ayrışması, ZnO nanopartiküllerinin spin- kaplanması ve ZnO ince filmlerinin bırakılması için fiziksel buhar biriktirme yöntemlerinin kullanılması yer alır. Ön tohumlama, büyüme öncesi çekirdekleşme bölgelerini belirlemek için elektron ışını litografisi ve nanosfer litografisi gibi yukarıdan aşağıya modelleme yöntemleri ile birlikte gerçekleştirilebilir. Hizalanmış ZnO nanotelleri, boyaya duyarlı güneş pillerinde ve alan emisyon cihazlarında kullanılabilir.
Tarih
Çinko bileşikleri muhtemelen erken insanlar tarafından hem işlenmiş hem işlenmemiş formlarda, boya veya tıbbi merhem olarak kullanılmıştır, ancak bileşimleri belirsizdir. M. Ö. 500'den önce veya daha önce olduğu düşünülen Hint tıp metni Charaka Samhita'da çinko oksit olduğu tahmin edilen Pushpanjan'ın, gözler ve açık yaralar için bir merhem olarak kullanımından bahsedilmiştir. Çinko oksit merhem, Yunan doktor Dioscorides (MS 1. yüzyıl) tarafından da belirtilmiştir. Galen, İbn-i Sina'nın El-Kanun fi't-Tıb'''da da belirttiği gibi çinko oksit ile Ülsere kanserlerin tedavisini önermiştir. Çinko oksit artık cilt kanseri tedavisinde kullanılmamaktadır, ancak bebek bezi döküntülerine, kalamin kremine, kepek önleyici şampuanlara ve antiseptik merhemlere karşı bebek pudrası ve kremler gibi ürünlerde hala bir bileşen olarak kullanılmaktadır.
Romalılar, bakırın çinko oksit ile reaksiyona sokulduğu bir sementasyon işlemiyle MÖ 200 yılına kadar önemli miktarda pirinç (çinko ve bakır alaşımı) ürettiler. Çinko oksidin bir şaft fırınında çinko cevherinin ısıtılmasıyla üretildiği düşünülmektedir. Bu, metalik çinko'yu buhar olarak serbest bırakarak bacada yükselmesi ve oksitlenerek yoğunlaşmasıyla oluşur. Bu süreç Dioscorides tarafından MS 1. yüzyılda tanımlanmıştır. Çinko oksit ayrıca MÖ ilk binyılın ikinci yarısından kalma Hindistan'daki Zawar'daki çinko madenlerinden de geri kazanılmıştır. Bu muhtemelen aynı şekilde yapılmış ve pirinç üretmek için kullanılmıştır.
12. ile 16. yüzyıl arasında çinko ve çinko oksit, doğrudan sentez sürecinin ilkel bir formu kullanılarak Hindistan'da tanındı ve üretildi. Hindistan'dan çinko üretimi 17. yüzyılda Çin'e taşındı. 1743 yılında, ilk Avrupa çinko izabe tesisi İngiltere'nin Bristol şehrinde kuruldu.
Çinko oksidin (çinko beyazı) ana kullanımı boyalarda ve merhemlere bir katkı maddesi olarak olmuştur. Çinko beyazı, 1834'te yağlı boya tablolarında pigment olarak kabul edildi, ancak yağ ile iyi karışmadı. Bu sorun, ZnO sentezi optimize edilerek çözüldü. 1845'te Paris'teki LeClaire yağlı boyayı büyük ölçekte üretiyordu ve 1850'de Avrupa çapında çinko beyazı üretiliyordu. Çinko beyaz boya başarısı, geleneksel beyaz kurşun üzerindeki avantajlarından kaynaklanmıştır: çinko beyazı güneş ışığında kalıcıdır, kükürt içeren hava ile kararmaz, toksik değildir ve daha ekonomiktir. Çinko beyazı çok "temiz" olduğu için, diğer renklerle renk tonları yapmak için değerlidir, ancak diğer renklerle karıştırıldığında oldukça kırılgan kuru bir film yapar. Örneğin, 1890'ların sonunda ve 1900'lerin başında, bazı sanatçılar yağlı boya tabloları için çinko beyazı kullandılar. Tüm bu resimler yıllar boyunca çatlaklar geliştirdi.
Son zamanlarda, çinko oksidin çoğu kauçuk endüstrisinde korozyona karşı koymak için kullanıldı. 1970'lerde ZnO'nun ikinci en büyük uygulaması fotokopi idi. "Fransız işlemi" ile üretilen yüksek kaliteli ZnO, fotokopi kağıdına dolgu maddesi olarak ilave edildi. Bu uygulama yakında titanyum ile değiştirildi.
Uygulamalar
Çinko oksit tozunun uygulamaları çoktur ve ana olanlar aşağıda özetlenmiştir. Çoğu uygulama, diğer çinko bileşiklerinin öncüsü olarak oksidin reaktivitesinden yararlanır. Malzeme bilimi uygulamaları için çinko oksit, yüksek kırılma indisine, yüksek termal iletkenliğe, bağlamaya, antibakteriyel ve UV koruma özelliklerine sahiptir. Sonuç olarak plastikler, seramikler, cam, çimento, kauçuk, yağlayıcılar, boyalar, merhemler, yapıştırıcı, sızdırmazlık malzemeleri, beton imalatı, pigmentler, gıdalar, piller, ferritler, yangın geciktiriciler, vb. amaçlarla kullanılmıştır.
Kauçuk üretimi
ZnO kullanımının% 50 ile % 60'ı kauçuk endüstrisindedir. Stearik asit ile birlikte çinko oksit kauçuğun vulkanizasyonunda kullanılır.> ZnO katkısı ayrıca kauçuğu mantarlardan (tıbbi uygulamalara bakınız) ve UV ışığından korur.
Seramik endüstrisi
Seramik endüstrisi, özellikle seramik sır ve frit bileşimlerinde önemli miktarda çinko oksit tüketir. ZnO'nun nispeten düşük genleşme katsayısı, nispeten yüksek ısı kapasitesi, termal iletkenliği ve yüksek sıcaklık stabilitesi seramik üretiminde arzu edilen özelliklerdir. ZnO, sırların, mine ve seramik formülasyonlarının erime noktasını ve optik özelliklerini etkiler. Düşük genleşme, ikincil akı, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak viskozitedeki değişikliği azaltarak camların esnekliğini arttırır ve delinmeyi ve titremeyi önlemeye yardımcı olur. BaO ve PbO yerine ZnO kullanılarak ısı kapasitesi azalır ve termal iletkenlik artar. Küçük miktarlarda çinko, parlak ve kırılgan yüzeylerin gelişimini geliştirir. Bununla birlikte, orta ila yüksek miktarlarda, mat ve kristal yüzeyler üretir. Renk ile ilgili olarak, çinko karmaşık bir etkiye sahiptir.
İlaç
Çinko oksitin %0.5 demir (III) oksit (Fe2O3) ile karışımı kalamin olarak adlandırılır ve kalamin losyonu olarak kullanılır. İki mineral, zinsit ve Hemimorfit, tarihte kalamin olarak adlandırılmıştır. Öjenol, bir ligand ile karıştırıldığında, diş hekimliğinde restoratif ve protez olarak uygulamaları olan çinko oksit öjenol oluşur.
ZnO'nun temel özelliklerini yansıtan, oksidin ince parçacıkları koku giderici ve antibakteriyel özelliklere sahiptir ve bu nedenle pamuklu kumaş, kauçuk, ağız bakım ürünleri, ve gıda ambalajı gibi malzemelere eklenir. Dökme malzemeye kıyasla ince parçacıkların geliştirilmiş antibakteriyel etkisi ZnO'ya özel değildir ve gümüş gibi diğer malzemeler için gözlenir. Bu özellik, ince parçacıkların artan yüzey alanından kaynaklanır.
Çinko oksit, dermatit, egzamaya bağlı kaşıntı, bebek bezi döküntüsü ve akne gibi çeşitli cilt durumlarını tedavi etmek için yaygın olarak kullanılır.
Bebek bezi döküntülerini tedavi etmek için, kalamin kremi, kepek önleyici şampuanlar, antiseptik merhemler, bebek pudrası ve bariyer kremleri gibi ürünlerde kullanılır. British National Formulary (2008). "Section 13.2.2 Barrier Preparations". Ayrıca sporcular tarafından egzersiz sırasında yumuşak doku hasarını önlemek için bandaj olarak kullanılan banttaki ("çinko oksit bant" olarak adlandırılır) bir bileşendir.
Çinko oksit, güneş yanığı ve ultraviyole ışığın ciltte neden olduğu diğer zararlara karşı kullanılan merhemler, kremler, ve losyonlarda kullanılabilir. En geniş spektrumlu UVA ve UVB emicidir. ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), güneşten tam koruyucu olarak kullanım için onaylanmıştır ve ışığa karşı stabildir (fotostabil). Güneş koruyucu madde olarak kullanıldığında, çinko oksit hem UVA (320-400 nm) hem UVB (280-320 nm) ultraviyole ışık ışınlarını bloke eder. Çinko oksit ve diğer en yaygın fiziksel güneş koruyucu titanyum dioksit, tahriş edici olmayan, alerjik olmayan ve komedojenik olmayan olarak kabul edilir. Bununla birlikte, çinko oksitten gelen çinko cilde hafifçe emilir.
Pek çok güneş koruyucu, çinko oksit nanoparçacıkları kullanır (titanyum dioksit nanoparçacıkları ile birlikte), çünkü bu tür küçük parçacıklar ışığı saçmaz ve bu nedenle beyaz görünmez. Cilt tarafından emilebilecekleri endişesi olmuştur. 2010 yılında yayınlanan bir çalışmada, 5 gün boyunca insan cildine uygulanan ZnO nanoparçacıklarından kaynaklı, venöz kan örneklerinde %0.23 ile %1.31 (ortalama %0.42) kan çinko seviyesinin arttığı görülmüştür, ayrıca idrar örneklerinde de izlerin bulunduğu saptanmıştır. Buna müteakip, 2011'deki tıbbi literatürün kapsamlı bir derlemesi, literatürde sistemik absorpsiyon kanıtı bulunamadığını belirtmektedir.
Çinko oksit nanoparçacıkları, siprofloksasinin antibakteriyel aktivitesini artırabilir. Ortalama büyüklüğü 20 nm ve 45 nm arasında değişen nano ZnO, siprofloksasinin in vitro olarak Staphylococcus aureus ve Escherichia coli'ye karşı antibakteriyel aktivitesini artırabilir. Bu nanomalzemenin arttırıcı etkisi, tüm test türlerine karşı konsantrasyona bağlıdır. Bu etkinin iki nedeni olabilir. Birincisi, çinko oksit nanoparçacıkları, bakterilerde direnç sağlamak için geliştirilen ve bir hücreden hidrofilik florokinolonların akmasına aracılık eden pompalama aktivitesine sahip olan NorA proteinine müdahale edebilir. İkincisi, çinko oksit nanoparçacıkları, kinolon antibiyotiklerin hücreye nüfuz etmesinden sorumlu olan Omf proteinine müdahale edebilir.
Sigara filtreleri
Çinko oksit, sigara filtrelerinin bir bileşenidir. Kömür emprenye edilmiş çinko oksit ve demir oksit içeren filtreler, sigara dumanının aromasını bozmadan önemli miktarda hidrojen siyanür (HCN) ve hidrojen sülfit (H2S).
Gıda katkı maddesi
Çinko oksit, kahvaltılık tahıllar da dahil olmak üzere birçok gıda ürününe gerekli bir besin olan çinko kaynağı olarak eklenir. (Çinko sülfat da aynı amaçla kullanılır.) Bazı hazır ambalajlı gıdalar, besin olarak tasarlanmamış olsa bile eser miktarda ZnO içerir.
2008 Şili domuz krizinde, çinko oksit domuz eti ihracatında dioksin kontaminasyonuna bağlanmıştır. Kontaminasyonun, domuz yeminde kullanılan dioksin kontamine çinko oksitten kaynaklandığı bulunmuştur.
Pigment
Çinko beyazı boyalarda pigment olarak kullanılır ve litopondan daha opaktır, ancak titanyum dioksitten daha az opaktır. Kağıt kaplamalarında da kullanılır. Çin beyazı, sanatçıların pigmentlerinde kullanılan özel bir çinko beyazı sınıfıdır. Yağlı boyada bir pigment olarak çinko beyazının (çinko oksit) kullanımı 18. yüzyılın ortalarında başladı. Kısmen zehirli kurşun beyazın yerini aldı ve Böcklin, Van Gogh, Manet, Munch ve diğerleri gibi ressamlar tarafından kullanıldı. Aynı zamanda mineral makyajın ana bileşenidir (CI 77947).
UV emici
Mikronize ve nano ölçekli çinko oksit ve titanyum dioksit, UVA ve UVB ultraviyole radyasyonuna karşı güçlü koruma sağlar ve güneş losyonu olarak kullanılır. Ayrıca Jet Propulsion Laboratory'de (JPL) çalışan bilim adamlarının araştırmasını takiben, uzayda kullanılmak üzere UV blokajlı güneş gözlüklerde ve kaynak yaparken koruma için kullanılmıştır
Kaplamalar
Çinko oksit tozu içeren boyalar uzun zamandır metaller için aşınma önleyici kaplamalar olarak kullanılmaktadır. Özellikle galvanizli demir için etkilidirler. Demirin korunması zordur çünkü organik kaplamalarla tepkimesi, kırılganlığa ve yapışma eksikliğine yol açar. Çinko oksit boyalar, bu yüzeylerde esneklik ve yapışmalarını yıllarca korur.
Çokça alüminyum, galyum veya indiyum ile n-tipi katkılı ZnO saydam ve iletkendir (şeffaflık ~% 90, en düşük özdirenç ~ 10−4 Ω cm ). ZnO:Al kaplamalar enerji tasarruflu veya ısıya dayanıklı pencereler için kullanılır. Kaplama, spektrumun görünür kısmına izin verir, ancak pencerenin hangi tarafında kaplama olduğuna bağlı olarak ya kızılötesi (IR) radyasyonu odaya geri yansıtır (enerji tasarrufu) veya IR radyasyonunun odaya girmesine izin vermez.
Polietilen naftalat (PEN) gibi plastikler çinko oksit kaplama uygulanarak korunabilir. Kaplama, PEN ile oksijen difüzyonunu azaltır. Çinko oksit katmanları dış mekan uygulamalarında polikarbonat üzerinde de kullanılabilir. Kaplama, polikarbonatı güneş radyasyonundan korur ve oksidasyon hızını ve foto-sararmayı azaltır.
Nükleer reaktörlerde korozyon önleme
64 Zn'de (atom kütlesi 64 olan çinko izotopu) tükenmiş çinko oksit, nükleer basınçlı su reaktörlerinde korozyonun önlenmesinde kullanılır. Tükenme gereklidir, çünkü 64Zn, reaktör nötronları tarafından ışınlama altında radyoaktif 65Zn'ye dönüştürülür.
Metan ıslahı
Çinko oksit (ZnO) sülfür bileşiklerinin hidrojenasyonundan sonra doğal gazdan hidrojen sülfür (H2S) uzaklaştırmak için metan reformerden önce, bir ön aşama basamağı olarak kullanılır, aksi takdirde hidrojen sülfür, katalizörün zehirlenmesine sebep verir. arası sıcaklıklarda H2S aşağıdaki reaksiyon ile suya dönüştürülür.
H2S + ZnO - H2O + ZnS
Çinko sülfür (ZnS), çinko oksit tüketildiğinde taze çinko oksit ile değiştirilir.
Potansiyel uygulamalar
Elektronik
ZnO'nun geniş doğrudan bant aralığı vardır (oda sıcaklığında 3.37 eV veya 375 nm). Bu nedenle, en yaygın potansiyel uygulamaları lazer diyotlarda ve ışık yayan diyotlarda (LED) olmaktadır. ZnO'nun bazı optoelektronik uygulamaları, benzer bir bant boşluğuna sahip olan (oda sıcaklığında ~ 3.4 eV) GaN ile çakışır. GaN ile karşılaştırıldığında, ZnO daha büyük bir eksiton bağlama enerjisine (~ 60 meV, oda sıcaklığı termal enerjisinin 2.4 katı) sahiptir, bu da ZnO'dan parlak oda sıcaklığı emisyonu ile sonuçlanır. ZnO, LED uygulamaları için GaN ile birleştirilebilir. Örneğin şeffaf iletken oksit tabakası ve ZnO nanoyapıları daha iyi ışık çıkışı sağlar. ZnO'nun elektronik uygulamalar için uygun olan diğer özellikleri arasında yüksek enerjili radyasyona karşı kararlılığı ve ıslak kimyasal dağlama ile şekillenebilme olasılığı bulunmaktadır. Radyasyon direnci ZnO'yu uzay uygulamaları için uygun bir aday yapar. ZnO, elektronik olarak pompalanan UV lazer kaynağı üretmek için rastgele lazerler alanında en umut verici adaydır.
ZnO nanorodlarının sivri uçları, bir elektrik alanının güçlü bir şekilde artmasına neden olur. Bu nedenle, alan yayıcı olarak kullanılabilirler.
Alüminyum katkılı ZnO katmanları şeffaf elektrotlar olarak kullanılır. Zn ve Al bileşenleri, genel olarak kullanılan indiyum kalay okside (ITO) kıyasla çok daha ucuz ve daha az toksiktir. Ticari olarak piyasaya sürülmeye başlanan bir uygulama, güneş hücreleri veya sıvı kristal ekranlar için ön kontak olarak ZnO'nun kullanılmasıdır.
Şeffaf ince film transistörler (TTFT) ZnO ile üretilebilir. Alan-etkili transistör olarak, ap-n birleşme, gerekmeyebilir Bu şekilde ZnO p-tipi katkılama problemi önler. Alan etkili transistörlerin bazıları iletken kanal olarak ZnO nanorodlarını kullanır.
Çinko oksit nanorod sensörü
Çinko oksit nanorod sensörleri, gaz moleküllerinin adsorpsiyonu nedeniyle çinko oksit nanotellerinden geçen elektrik akımındaki değişiklikleri tespit eden cihazlardır. Hidrojen gazına seçicilik, nanorod yüzeyine Pd kümeleri serpilerek sağlanmıştır. Pd ilavesi, hidrojen moleküllerinin atomik hidrojene katalitik ayrışmasında etkili olduğu ve sensör cihazının hassasiyetinin arttığı görülmektedir. Sensör, oda sıcaklığında milyonda 10 parçaya kadar hidrojen konsantrasyonlarını tespit ederken oksijene cevap vermez.
Spintronik
ZnO, spintronik uygulamaları için de düşünülmüştür: % 110 manyetik iyon (Mn, Fe, Co, V, vb.) ile yüklendiğinde, ZnO oda sıcaklığında bile ferromanyetik hale gelebilir. ZnO: Mn'de bu tür oda sıcaklığı ferromanyetizması gözlenmiştir, ancak matrisin kendisinden mi yoksa ikincil oksit fazlarından mı kaynaklandığı henüz net değildir.
Piezoelektriklik
ZnO ile kaplanmış tekstil elyaflarındaki piezoelektrikliğin, rüzgar veya vücut hareketlerinden kaynaklanan günlük mekanik stres ile "kendi kendine çalışan nanosistemleri" üretebildiği gösterilmiştir.
2008 yılında, Georgia Teknoloji Enstitüsü'nün Nanoyapı Karakterizasyonu Merkezi,'' çinko oksit nanotelleri uzatarak ve serbest bırakarak alternatif akım sağlayan bir elektrik üreten cihaz (esnek şarj pompası jeneratörü olarak adlandırılır) ürettiğini bildirdi. Bu mini jeneratör, 45 milivolta kadar salınan bir voltaj yaratarak, uygulanan mekanik enerjinin yüzde yedisine yakınını elektriğe dönüştürür. Araştırmacılar 0.2-0.3 uzunluğunda, 3 ile 5 mikrometre arasında genişliği bulunan teller kullandılar, ancak cihaz daha küçük boyuta ölçeklendirilebilir.
Li-ion pil
ZnO, ucuz, biyolojik olarak uyumlu ve çevre dostu olduğu için lityum iyon pil için umut verici bir anot malzemesidir. ZnO, CoO (715 mAh g−1), NiO (718 mAh g−1) ve CuO (674 mAh g−1) gibi diğer birçok geçiş metali oksidinden daha yüksek teorik kapasiteye (978 mAh g−1) sahiptir.
Emniyet
Bir gıda katkı maddesi olarak, çinko oksit, ABD FDA'nın genel olarak güvenli veya GRAS maddeleri olarak bilinen listesinde yer alır.
Çinko oksidin kendisi toksik değildir; bununla birlikte, çinko veya çinko alaşımları eritildiğinde ve yüksek sıcaklıkta oksitlendiğinde üretilen çinko oksit dumanlarının solunması tehlikelidir. Pirinç erime noktası çinkonun kaynama noktasına yakın olduğu için bu sorun pirinç eritilirken meydana gelir. Galvanizli (çinko kaplı) çeliğin kaynağı yapılırken de meydana gelen havadaki çinko okside maruz kalmak, metal dumanı ateşi adı verilen sinir hastalığına neden olabilir. Bu nedenle, genellikle galvanizli çelik kaynak yapılmaz veya önce çinko çıkarılır.