抗菌不锈钢材料及其发展现状

此反应是可逆的， 若加入谷胱甘肽、 半胱氨酸或硫乙醇钠等 含有硫氢基的化合物， 可中和汞的杀菌作用， 使细菌复活 。
图! -.(/ !
菌剂对细菌作用后活细菌数
（所有细菌数） 和时间的关系 （ 2） ， 01*23.45 46 #27318.2 59:#18 25; 3.:1 26318 3<1 #27318.4=323 （#）25; 3<1 #2731;27318.4*>=253 （ 7） 3<1 #27318.7.;1
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表面涂层抗菌不锈钢
这又可分为有机涂层和无机涂层两种。
， 利用不锈钢表面或基体中
的抗菌金属元素对细菌的抑制及杀灭作用来达到抗菌目的。当 抗菌金属元素溶出并接触到细菌后， 即可发挥抗菌作用。
（!）有机涂层抗菌不锈钢。在不锈钢表面涂覆含有有机抗 菌药剂 ［含有机抗菌药物、 抗菌金属粒 （离） 子］ 或有光催化活性的 纳米 C5I J K.I+ 半导体陶瓷） 的涂料， 可赋予不锈钢抗菌性能。 （+）无机涂层的抗菌不锈钢。在不锈钢表面或表面一定厚 度层内形成一层具有抗菌效果的无机涂层， 从而赋予不锈钢抗菌 性能。这些涂层主要是银、 铜、 锌或它们与其他元素形成的合金， 或者具有光催化活性的钛或锌的氧化物。
［摘
伟， 吕曼琪， 杨
柯
金属腐蚀与防护国家重点实验室， 辽宁 沈阳 !!""!#）
要］ 综述了各种抗菌不锈钢材料 （包括加铜和加银的抗菌不锈钢、 表面涂层抗菌不锈钢、 抗菌复合不锈钢板） 的
抗菌机理、 特点， 应用和开发现状。在普通不锈钢内添加一定量的抗菌金属元素 $%， 控制铸造、 锻压、 轧制以及热 &’， () 等， 处理过程， 使抗菌金属元素在不锈钢基体内以一定的大小、 形态， 均匀弥散地析出， 并保证析出相的体积百分比， 在不降低 普通不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能的情况下， 赋予其优异的抗菌性能。 ［关键词］ 抗菌不锈钢； 抗菌元素； 性能； 发展 ［中图分类号］ *+!, ［文献标识码］ & ［文章编号］ !""! - !.#" （/""0） !" - """1 - ",
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表面改性抗菌不锈钢
通过热处理或离子溅射的方法在普通不锈钢表面渗入铜、 银
或锌或钛元素而赋予普通不锈钢抗菌性能。
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添加抗菌元素的抗菌不锈钢
在古代， 我们的祖先尤其喜欢使用金、 银、 铜来制造酒具和食
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抗 菌 不 锈 钢 材 料 及 其 发 展 现 状 具， 以显示其显赫身份。现代科学证明， 这些金属对细菌都具有 良好的抑制或杀灭效果。 !"#"$ 添加 %& 元素 据英国科学家报道， 不锈钢餐具的表面细菌能存活 !" #， 而 铜餐具表面的细菌只能存活 $ #。 并经过锻压、 热轧、 冷轧， 再经过热 在不锈钢中添加 %& 元素， 处理， 使 %& 在不锈钢中均匀析出， 其抗菌性能与 %& 的析出量成 正比。 加 %& 的抗菌不锈钢在进行热处理时要防氧化， 其方法是在
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产品的分类
按其制造方法的不同， 现在市场上的抗菌不锈钢大致可以分
对人和动物均安全的金属原子或其离子抗菌性能的大小顺
［?］ 序如下 ：
为： 表面涂层抗菌不锈钢； 复合抗菌不锈钢板； 表面改性抗菌不锈 钢及添加抗菌元素的抗菌不锈钢。
@( A )4 A B." @*" C5" )9 D -1 A E5" %5" F2" E(" )2 抗菌不锈钢的抗菌原理见图 +
［!+］ 材， 。 L 层板材通过轧制制成刀具用抗菌复合不锈钢板
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产品的关键问题
大多数金属离子都具有很强的杀菌力。 )9， @(， C5， &(， F. 等
金属元素具有抗菌效果， 但将它们加入金属材料后， 金属材料却 不一定能保持其抗菌效果。要使含有抗菌金属元素的金属材料 具有抗菌效果， 除了使其中的抗菌金属元素达到一定的含量外， 还必须对此金属材料进行特殊的热处理 （以下称抗菌热处理） 或 其他工艺处理， 使这些抗菌金属元素能在金属基体中形成稳定、 均匀弥散分布、 细小、 富含抗菌元素的抗菌相 （对于含 )9 抗菌不 ， 同时抗菌相在基体中的 锈钢来说， 富 )9 的抗菌相称为! H)9 相）
［/ P #］ 可加工性以及耐腐蚀性， 研制成了抗菌不锈钢 ， 但尚未有相
K
前
言
关产品出售。据报道， 韩国、 美国及加拿大等国也在积极开发抗 菌不锈钢材料。抗菌不锈钢既有优异的广谱抗菌性能， 又有良好 的加工性和耐蚀性， 且是优于其他抗菌产品的新型抗菌材料， 具 有广阔的应用前景。
细菌存在于一般产品之中， 若任其发展、 传播会极大地影响 人们的健康。为此， 人类一直从事各种抗菌材料的研究。根据实 际需要对其性能的要求有： （!） 抗菌能力及广谱抗菌性； （ /） 持效 性， 即耐洗涤， 耐擦拭， 耐磨耗， 寿命长； （ 0） 耐气候性， 即耐日照， 耐热， 不易分解失效； （,） 与基材的相容性或可加工性， 即易添加 到基材中， 并不使基材变色、 泛黄或产生色斑， 不降低商品使用价 值及美感； （.） 安全性， 对健康无害， 对环境无二次污染； （ #） 细菌
［!］ 不易产生耐药性 。某些金属如银、 铜、 锌、 汞、 铋、 镉等具有抗菌
L 抗菌原理
根据抗微生物剂对微生物生长的影响方式不同， 将抗微生物 剂加入到对数生长期的细菌中， 可观察到 0 种不同效应— — —抑 菌、 杀菌和溶菌。抑菌指微生物生长受到抑制但不被杀死， 抑菌 剂通常与核糖体结合， 从而抑制蛋白质的合成， 但这种结合不紧 密， 当其浓度较低时， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与核糖体分开， 细菌恢复生长。杀菌剂可 杀死细菌， 但不引起溶菌， 杀菌剂可与靶细胞结合， 但不能通过稀
效果， 近年来日本结合这些金属元素的抗菌活性和不锈钢材料的
［收稿日期］ /""0 - ", - /#
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抗 菌 不 锈 钢 材 料 及 其 发 展 现 状 释作用解除。溶菌剂可通过细胞裂解而杀死细菌， 由细菌数目的 减少和加入溶菌剂后液体变浑浊观察到， 溶菌剂包括能抑制细胞 壁合成的抗生素， 如青霉素和一些破坏原生质膜的试剂。图 ! 是 抑菌剂、 杀菌剂和溶菌剂对细菌作用后活菌数的对数和时间的关 系
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图+ -.(/ + 抗菌不锈钢的抗菌原理 @53.#27318.9: 273.45 :17<25.=: 46 3<1 253.#27318.9: =32.5*1== =311*
复合抗菌不锈钢板
复合抗菌不锈钢板， 是利用铜或铜合金的抗菌性能与不锈钢
材料的力学性能和工艺性能相结合， 将两者复合到一起而获得。 日本爱知制钢公司开发了一种抗菌性能优良的复合抗菌不锈钢 板， 它由 L 层板材组成， 刀口部分的芯材采用高碳马氏体系刀具 用不锈钢 @M%,， 表层板材采用耐蚀性优良的低碳马氏体系不锈 钢 %M%N!G， 在芯材和表层板材之间是具有抗菌性的铜或铜合金板
。根据抗菌不锈钢的抗菌作用原理， 它对细菌作用后活菌数
的对数和时间的关系符合图 !#。 重金属盐类属于破坏或改变蛋白质功能的抗菌剂： 汞、 砷、 银 等重金属盐类可与酶结合破坏酶活性基团上的 $ %& 基， 形成硫 醇盐 （见式） 。 %& 酶 %& ’ &()*+ ! 酶 %
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体积百分比要达到一定数量， 并能使富抗菌元素的抗菌相裸露于 金属表面， 裸露于不锈钢表面的 )9 或其他抗菌金属元素溶于水
［!!］ 后形成水合离子 ， 然后与细菌的蛋白质结合， 使蛋白质变性，
这样抗菌元素才能杀死细菌。由于不锈钢表面有钝化膜， 所以含 要使 )9 原子能够溶出， 就必须经过 )9 不锈钢很难溶出 )9 离子， 特殊的工艺处理。 因此， 在不锈钢表面如何使具有抗菌性能的金属原子或离子 均匀分布， 或在不锈钢基体内如何使具有抗菌性能的相均匀分 布， 是研究及生产抗菌不锈钢的关键问题。此外， 还应该保证抗 菌不锈钢不因加入抗菌金属元素及经过特殊的加工处理后其力
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第 0# 卷 第 !" 期 /""0 年 !" 月
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抗 菌 不 锈 钢 材 料 及 其 发 展 现 状
敬和民， 陈四红， 董加胜， 吴欣强， 于志明， 郑玉贵， 魏翔云， 姚治铭， 柯 （中国科学院金属研究所
学性能及抗腐蚀性能有所降低。 在不锈钢表面涂覆具有抗菌性能的纯金属， 或者在不锈钢表 面涂覆抗菌金属元素与其他金属元素的合金， 然后经过适当的热 处理， 使得抗菌金属元素在不锈钢表面均匀析出， 可使带有这种 涂层的不锈钢具有良好的抗菌性能。涂层的结合力以及持久抗 菌性能是研究及生产抗菌涂层不锈钢要解决的关键问题。 在冶炼不锈钢时， 将抗菌金属元素作为合金成分加入， 在经 过锻造、 轧制以及抗菌热处理后， 使抗菌金属元素在不锈钢基体 内均匀地析出， 让不锈钢获得优异的抗菌性能。抗菌相的形态、 大小以及在基体中所占的体积百分比都会影响到抗菌不锈钢的 抗菌性能。因此， 需要寻求合适的热处理工艺、 锻造和轧制工艺。