抗菌不锈钢:人类健康的好伙伴

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  一直以来,人们对公共卫生安全问题高度重视,但传统消毒和杀菌方法存在诸多缺点,如应用领域窄、条件限制多、抗菌性能差、缺乏持久性等。 这一现实让抗菌材料成为人们关注的热点,无毒、具广谱抗菌性、抗菌时效长的抗菌不锈钢应运而生,成为捍卫人类健康的好伙伴。
  抗菌溯源
  抗菌不锈钢的研发始于20世纪90年代,日本起步较早,已获多项专利。中、韩、美及加拿大等国也在积极开发这种材料。在古希腊,人们普遍使用银器、铜器作为餐具或装饰品。据记载,1千克水中只要含有十亿分之几克的银,就能杀死大量细菌。
  现代科学证明,金属离子都具有强弱不同的抗菌效果,抗菌性大小排序为:汞>银>镉>铜>锌>铁>镍等。但仅具有抗菌性仍不够,还需考虑其安全性,而金属离子的安全性排序为:银>钴>镍>铝>锌>铜=铁>锰>锡>钡>镁>钙。
  综合安全性和抗菌性,不锈钢所使用的材料以银为最佳,其次是铜和锌。但考虑到成本及经济效益,铜更具有优势,因此目前研究最多的是含铜不锈钢。
  抗菌机理
  抗菌不锈钢的抗菌机理是什么?不锈钢具有抗菌性能必须具备两个条件:一是必须添加一定量的抗菌金属元素,二是必须进行特殊的热处理,使材料获得抗菌性。
  对比普通不锈钢与含铜抗菌不锈钢可以发现:虽然普通不锈钢中残留有一些铜,但铜元素以原子的形式固溶在基体中,较难穿透不锈钢表面的钝化膜而溶解进入环境中,因此无法表现出抗菌、杀菌的作用。
  抗菌不锈钢则不同,在添加一定量的铜并进行抗菌热处理后,在基体中虽有部分铜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,且从表面到内部分布较均匀。
  下图左边为普通不锈钢的抗菌机理,固溶的铜原子难以穿透钝化膜。右边为含铜抗菌不锈钢的抗菌机理,由于抗菌相的析出,造成不锈钢表面钝化膜的不连续,因此使得铜离子很容易穿透钝化膜。溶出的离子与细菌接触后表现出优良的抗菌性。
  性能表现
  1.抗菌性能
  抗菌不锈钢具有广谱抗菌性,能有效抑制多种常见的细菌和某些真菌的生长增殖,如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、酿酒酵母菌等。其中,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等的杀灭率均达到99%。
  2.人体安全性
  按照国家标准对抗菌不锈钢的人体安全性进行检测,结果表明在毒性、刺激、溶血等方面,抗菌不锈钢都符合国家技术标准。
  3.力学性能
  研究表明,含铜抗菌不锈钢与普通不锈钢相比,二者的力学性能相差不大,抗菌不锈钢的加工硬化指数小于普通不锈钢,易于冷加工成型。
  应用广泛
  目前,抗菌不锈钢产品以厨具、餐车、餐具为主。但在未来,它的应用前景十分广阔:用于生产医疗器械,能使器械在常规条件下处于基本无菌状态;用来生产食品加工、贮存和运输设备,可减少“病从口入”的概率;用在公共场所的设施和器具上,如扶手、宾馆卫浴设施、公用餐具等,能大幅降低感染传染病菌的几率。
  如我国首创的SP-F无铅抗菌直饮管,采用国家火炬计划项目产品TKJA-1含铜抗菌不锈钢这一全球最优质的管道制造材料,能长效灭菌并抑制细菌滋生,大幅提高饮用水水质。
  目前,中科院金属所已与多家企业合作生产抗菌不锈钢产品,包括水槽、空调托盘、洗衣机滚筒、手术器械等。随着抗菌不锈钢产品的逐步上市,更多民众将享受到这一创新科技成果。
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