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本文研究了马氏体不锈钢2Cr13采用60、100keV注入能量和剂量(0.2~5.0×1017ions/cm2)铜离子注入后的抗菌性能。分析了不同Cu离子注入参数及抗菌处理工艺对不锈钢抗菌效果的影响,用GXRD和TEM及AES分析了注入层中Cu的相组成、微观结构及浓度分布。采用琼脂平板法测定试样抗菌性能,用生物透射电子显微镜观察Cu离子的抗菌过程,探明铜离子注入不锈钢的抗菌机理。 试验结果表明,未注入的原始试样不具有抗菌效果,铜离子注入不锈钢中饱和注入量为最佳注入剂量,采用饱和注入量注入的不锈钢,未进行抗菌处理也表现出优良的抗大肠杆菌效果,但对金黄色葡萄球菌的效果不佳。最佳抗菌处理工艺为500℃保温4h,对100KeV注入能量,5.0x1017ions/cm2注入剂量的不锈钢进行抗菌处理后,不锈钢表现出优异的抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌效果,减菌率均在99%以上。 铜离子注入不锈钢表面后,铜以固溶形式存在注入层中;经抗菌处理后,铜生成新的相,以化合物及原子的形成存在,它们是Cu、Cu9.9Fe0.1及Fe4Cu3、,这些相统称为铜离子注入制备抗菌不锈钢的抗菌相。 铜离子的抗菌机理是破坏细胞壁和细胞膜并使其增厚,细胞发生变形、断裂甚至细胞核消失,组织液溢出,导致细胞死亡。 盐干湿循环试验结果表明,铜离子注入不锈钢及后续的抗菌处理后,不锈钢保持了原有的良好的耐腐蚀性能。 本研究由国家自然科学基金资助。