新型耐微生物腐蝕抗菌雙相不銹鋼2205-Cu 針對不銹鋼在海洋環(huán)境中形成的細菌生物膜，由中科院金屬研究所研發(fā)的具有耐微生物腐蝕能力的抗菌雙相不銹鋼（2205-Cu）受到市場熱捧。2205-Cu不銹鋼在2216E培養(yǎng)基條件下與引起海洋微生物腐蝕的銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)共培養(yǎng)7天后，殺菌率達到96.9%。共培養(yǎng)14天后，普通2205雙相不銹鋼表面上微生物腐蝕所導(dǎo)致的最深點蝕深度為9.50μm，而2205-Cu抗菌雙相不銹鋼表面上微生物腐蝕所導(dǎo)致的最深點蝕深度僅為1.44μm。通過極化曲線獲得的腐蝕電流密度結(jié)果也顯示，2205-Cu抗菌雙相不銹鋼具有極強的耐微生物腐蝕的能力，在2216E培養(yǎng)基條件下與銅綠假單胞菌共培養(yǎng)14天后，腐蝕電流密度僅為0.04μAcm-2，而普通2205雙相不銹鋼的腐蝕電流密度為0.20μAcm-2。 由于海洋工程裝備及結(jié)構(gòu)件是在苛刻的腐蝕性環(huán)境下服役，其水下結(jié)構(gòu)長期受到海水的侵蝕及微生物的作用，因此對其耐蝕性提出了更高的要求。對海洋工程裝備用不銹鋼而言，海水中的氯離子腐蝕和微生物腐蝕一直是世界公認的難題，世界上主要發(fā)達國家因此均設(shè)立了國家戰(zhàn)略項目支持該領(lǐng)域的研究開發(fā)，但是都還沒有很好地解決該問題。海洋工程材料的微生物腐蝕和生物污損問題每年給國家造成近萬億元的經(jīng)濟損失和30%以上海中航行體的能源浪費，已成為嚴(yán)重制約重大海洋工程技術(shù)和裝備發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一，其導(dǎo)致的材料失效問題更是嚴(yán)重地影響到海洋工程裝備的可靠性和壽命。因此，海洋工程材料的微生物腐蝕失效機理與防護技術(shù)已成為我國海洋工程領(lǐng)域中亟待解決的重大問題。 研究證實，導(dǎo)致海洋用金屬結(jié)構(gòu)件微生物腐蝕的主要原因就是金屬表面細菌生物膜的生成。如果能有效抑制和殺滅粘附在金屬材料表面的細菌生物膜，就能有效緩解或抑制微生物腐蝕的發(fā)生。因此，利用抗菌不銹鋼的抗菌特性及其對細菌生物膜形成的抑制作用，從而提高不銹鋼的抗微生物腐蝕能力，是一個富有創(chuàng)新性的新思路。金屬所的楊柯研究團隊利用銅離子的強烈殺菌特性，早在本世紀(jì)初就已經(jīng)成功開發(fā)出奧氏體、鐵素體和馬氏體等多種類型含銅抗菌不銹鋼，這些抗菌不銹鋼對日常生活中常見的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、氣單孢菌等細菌都有明顯的殺滅作用。 一、抗菌不銹鋼的起源 4000年前古埃及木乃伊采用防腐處理；在古希臘，人們普遍使用銀器、銅器作為酒具、 餐具或裝飾品；據(jù)資料記載，1千克水中，只要含有10億分之幾克的銀，就能殺死大量細菌。 SARS和禽流感等病毒的出現(xiàn)造成了人們對公共衛(wèi)生安全問題的恐慌，傳統(tǒng)消毒和殺菌方法存在諸多缺點，主要表現(xiàn)在： ★ 應(yīng)用領(lǐng)域窄，條件限制多 ★ 抗菌性能差，缺乏持久性 ★ 不斷出現(xiàn)高抗性菌株，影響人體健康 隨著人們抗菌意識的不斷提高，抗菌材料的研究和應(yīng)用日趨廣泛。具有無毒、廣譜抗菌性、抗菌時效長、不產(chǎn)生耐藥性的抗菌不銹鋼新材料在此時應(yīng)運而生。 抗菌不銹鋼是一種新型結(jié)構(gòu)/功能一體化材料，既可以像普通不銹鋼一樣作為結(jié)構(gòu)材料使用并具有裝飾和美化功能，同時具有抗菌功能。 綜合考慮抗菌性、安全性和工藝性，以及不降低不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能等，選擇Cu作為抗菌元素，加入到不銹鋼基體中最為合適。 二、抗菌不銹鋼的發(fā)展 1994年11月1日，加拿大韋斯泰姆技術(shù)有限公司申請了中國專利； 1995-1998年，日新制鋼株式會社和川崎制鐵株式會社申請了一系列有關(guān)抗菌不銹鋼的日本專利； 1996-1999年，日新制鋼株式會社、川崎制鐵株式會社、株式會社神戶制鋼所、住友大阪水泥株式會社申請了一系列有關(guān)抗菌不銹鋼的中國專利； 2003-2006年，中國科學(xué)院金屬研究所在國內(nèi)率先開發(fā)出性能優(yōu)良的奧氏體、鐵素體、馬氏體三種類型抗菌不銹鋼新材料，具有自主知識產(chǎn)權(quán)；并于2004年獲得沈陽市科技進步二等獎。 抗菌不銹鋼可分為三類： (1)表面涂層抗菌不銹鋼； (2)表面鍍膜或形成滲層的抗菌不銹鋼； (3)在不銹鋼內(nèi)添加具抗菌作用的金屬元素(如Ag、Cu、Zn等)形成抗菌金屬合金。 合金型抗菌不銹鋼與表層型、復(fù)合型相比具有可焊接、可加工、無毒以及耐磨、美觀等優(yōu)點，因而備受關(guān)注。 三、抗菌不銹鋼的綜合性能測試 （一）抗菌性能——檢測方法：覆膜法 （二）人體安全性（考察對象：含銅奧氏體抗菌不銹鋼） （三） 耐腐蝕性能（腐蝕介質(zhì)：8.5‰NaCl溶液） （四）力學(xué)性能 抗菌不銹鋼與對照不銹鋼的力學(xué)性能 四、應(yīng)用 由于抗菌不銹鋼兼具結(jié)構(gòu)材料和抗菌功能材料的雙重特點，具有無毒、廣譜抗菌性、抗菌時效長、不產(chǎn)生耐藥性以及其制品耐磨、美觀等其它抗菌材料所無法比擬的特性，其開發(fā)與應(yīng)用具有重要的社會意義與經(jīng)濟價值。 可應(yīng)用的領(lǐng)域包括： 制造各種醫(yī)療器械。與現(xiàn)有醫(yī)療器械相比，它自身的抗菌特性使其更能夠滿足無菌的要求，減少需要經(jīng)常和反復(fù)消毒處理的麻煩，保證器械在常規(guī)條件下的無菌狀態(tài)。 制造醫(yī)療單位使用的各種設(shè)施，如衛(wèi)浴器具、餐飲器具、工作臺面、洗滌設(shè)施等，以及病患人員出入場所的各種設(shè)施，如門把手、扶手、送飯車等，以有效防止病菌傳播和交叉感染。 各種制藥機械和容器，以保證藥品制作中的清潔環(huán)境。 各種食品加工、貯存和運輸設(shè)備，保證其無菌，防止“病從口入”。 各種公共場所用品，如商場及公共汽車上的扶手、公共食堂的炊具餐具、旅店賓館中的電梯及衛(wèi)生洗浴設(shè)施等，防止病菌的擴散傳播。
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