抗菌不銹鋼：人類健康的好伙伴

Shining輯

一直以來，人們對公共衛(wèi)生安全問題高度重視，但傳統(tǒng)消毒和殺菌方法存在諸多缺點，如應(yīng)用領(lǐng)域窄、條件限制多、抗菌性能差、缺乏持久性等。 這一現(xiàn)實讓抗菌材料成為人們關(guān)注的熱點，無毒、具廣譜抗菌性、抗菌時效長的抗菌不銹鋼應(yīng)運而生，成為捍衛(wèi)人類健康的好伙伴。

抗菌溯源

抗菌不銹鋼的研發(fā)始于20世紀(jì)90年代，日本起步較早，已獲多項專利。中、韓、美及加拿大等國也在積極開發(fā)這種材料。在古希臘，人們普遍使用銀器、銅器作為餐具或裝飾品。據(jù)記載，1千克水中只要含有十億分之幾克的銀，就能殺死大量細(xì)菌。

現(xiàn)代科學(xué)證明，金屬離子都具有強弱不同的抗菌效果，抗菌性大小排序為：汞>銀>鎘>銅>鋅>鐵>鎳等。但僅具有抗菌性仍不夠，還需考慮其安全性，而金屬離子的安全性排序為：銀>鈷>鎳>鋁>鋅>銅=鐵>錳>錫>鋇>鎂>鈣。

綜合安全性和抗菌性，不銹鋼所使用的材料以銀為最佳，其次是銅和鋅。但考慮到成本及經(jīng)濟效益，銅更具有優(yōu)勢，因此目前研究最多的是含銅不銹鋼。

抗菌機理

抗菌不銹鋼的抗菌機理是什么？不銹鋼具有抗菌性能必須具備兩個條件：一是必須添加一定量的抗菌金屬元素，二是必須進行特殊的熱處理，使材料獲得抗菌性。

對比普通不銹鋼與含銅抗菌不銹鋼可以發(fā)現(xiàn)：雖然普通不銹鋼中殘留有一些銅，但銅元素以原子的形式固溶在基體中，較難穿透不銹鋼表面的鈍化膜而溶解進入環(huán)境中，因此無法表現(xiàn)出抗菌、殺菌的作用。

抗菌不銹鋼則不同，在添加一定量的銅并進行抗菌熱處理后，在基體中雖有部分銅以固溶原子的形式存在，但更多的是以抗菌相ε-Cu相的形式存在，且從表面到內(nèi)部分布較均勻。

下圖左邊為普通不銹鋼的抗菌機理，固溶的銅原子難以穿透鈍化膜。右邊為含銅抗菌不銹鋼的抗菌機理，由于抗菌相的析出，造成不銹鋼表面鈍化膜的不連續(xù)，因此使得銅離子很容易穿透鈍化膜。溶出的離子與細(xì)菌接觸后表現(xiàn)出優(yōu)良的抗菌性。

性能表現(xiàn)

1.抗菌性能

抗菌不銹鋼具有廣譜抗菌性，能有效抑制多種常見的細(xì)菌和某些真菌的生長增殖，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、釀酒酵母菌等。其中，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等的殺滅率均達(dá)到99%。

2.人體安全性

按照國家標(biāo)準(zhǔn)對抗菌不銹鋼的人體安全性進行檢測，結(jié)果表明在毒性、刺激、溶血等方面，抗菌不銹鋼都符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.力學(xué)性能

研究表明，含銅抗菌不銹鋼與普通不銹鋼相比，二者的力學(xué)性能相差不大，抗菌不銹鋼的加工硬化指數(shù)小于普通不銹鋼，易于冷加工成型。

應(yīng)用廣泛

目前，抗菌不銹鋼產(chǎn)品以廚具、餐車、餐具為主。但在未來，它的應(yīng)用前景十分廣闊：用于生產(chǎn)醫(yī)療器械，能使器械在常規(guī)條件下處于基本無菌狀態(tài)；用來生產(chǎn)食品加工、貯存和運輸設(shè)備，可減少“病從口入”的概率；用在公共場所的設(shè)施和器具上，如扶手、賓館衛(wèi)浴設(shè)施、公用餐具等，能大幅降低感染傳染病菌的幾率。

如我國首創(chuàng)的SP-F無鉛抗菌直飲管，采用國家火炬計劃項目產(chǎn)品TKJA-1含銅抗菌不銹鋼這一全球最優(yōu)質(zhì)的管道制造材料，能長效滅菌并抑制細(xì)菌滋生，大幅提高飲用水水質(zhì)。

目前，中科院金屬所已與多家企業(yè)合作生產(chǎn)抗菌不銹鋼產(chǎn)品，包括水槽、空調(diào)托盤、洗衣機滾筒、手術(shù)器械等。隨著抗菌不銹鋼產(chǎn)品的逐步上市，更多民眾將享受到這一創(chuàng)新科技成果。