抗菌不锈钢材料及其发展现状

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Cu，Ag，Zn等，控制铸造、锻压、轧制以及热处理过程，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。     

TiO2载Cu2+、Zn2+无机抗菌剂的制备及性能研究

采用固相合成法制备以TiO2为载体,以Cu2 、Zn2 为主要抗菌成分的无机抗菌剂,研究了制备条件及Cu2 、Zn2 含量对抗菌性能的影响,结果表明:当热处理温度为450～600℃,保温时间为2h,Cu2 和Zn2 质量百分含量比为(0.66～1.18):(2～3)时,样品均具有较好的抗菌效果;具有最好抗菌效果的样品中,TiO2以锐钛矿相存在,同时羟基氧的生成及Cu2 和Cu 的共存,使得样品具有良好的抗菌效果.     

铜离子注入马氏体不锈钢的抗菌性能研究

Cu离子由MEVVA离子注入机引出注入2Cr13不锈钢,采用60keV的能量、(0.2～2.0)×1017ions/cm2剂量。计算了60keV能量下Cu离子的饱和注入量。研究了2Cr13不锈钢在铜离子注入后所具有的抗菌性能,分析了注入量对样品抗菌性能的影响。抗菌实验结果表明,注入量接近饱和注入量时,样品具有最佳的抗菌性能。     

Cu2+、Zn2+复合无机抗菌剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了以Al2O3为载体,以Cu2 、Zn2 为抗菌成分的复合无机抗菌剂,研究了制备条件及粒度大小对抗菌性能的影响,结果表明:当Cu2 、Zn2 的含量(质量分数)比为(0.8～1.18):2,烧结温度为800、900℃,保温时间为2h时,抗菌效果最好;此抗菌剂平均粒径为81.7nm,且样品中具有抗菌作用的物质为Cu2 、Zn2 的氧化物及它们与Al3 或是与Al3 和O2-生成的固溶物.     

奥氏体抗菌不锈钢的微观组织及抗菌性能

含Cu奥氏体抗菌不锈钢经特殊的抗菌热处理析出ε—Cu相,采用覆膜法研究其抗菌性能。实验结果表明：奥氏体抗菌不锈钢易于杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌;杀灭鼠伤寒杆菌需要一定时间;杀灭白色念株菌需要较长时间。这与细菌的细胞壁组织结构、细胞壁厚度及其属性有关。抗菌不锈钢对细胞壁较薄、肽聚糖含量较低、组织疏松、金属离子易穿透细胞壁的细菌易于杀灭;反之,细菌不易于杀灭。随着抗菌作用时间的延长,溶液中铜离子浓度的提高,抗菌不锈钢的杀菌效力显著提高。奥氏体抗菌不锈钢经表面打磨或磨损仍然具有同样的抗菌性能。     

铜对低碳马氏体抗菌不锈钢性能的影响

在低碳马氏体不锈钢中添加适量Cu,经过抗菌热处理,使不锈钢具有优良的抗菌特性。利用X射线衍射仪和恒电位仪分析了抗菌处理后相的分布和耐蚀性,并通过覆膜法测定其抗菌性。结果表明,随着Cu含量的增加,含铜马氏体不锈钢的硬度和抗菌性提高,维钝电流密度、致钝电流密度和致钝电压减小,更易于钝化。     

含Cu抗菌不锈钢的工艺与耐蚀性能

与普通0Cr17铁素体不锈钢和0Cr18Ni9奥氏体不锈钢相比，含铜铁素体和奥氏体抗菌不锈钢均具有良好的冷热加工性能和焊接性能．通过提高浇铸温度，抗菌不锈钢能保持良好的铸造性能．奥氏体抗菌不锈钢的抗应力腐蚀性能比0Cr18Ni9不锈钢有很大的提高，而铁素体抗菌不锈钢比0Cr17有明显的下降．与相应的普通不锈钢相比，两种类型抗菌不锈钢的耐点蚀性能均略有下降．     

含Cu铁素体抗菌不锈钢的抗菌性能

含Cu铁素体抗菌不锈钢在抗菌热处理过程中析出ε-Cu相,具有抗菌功能.抗菌处理的条件影响析出相的数量和形貌,从而影响其抗菌特性.在时效温度较低时,抗菌析出相基本上呈球形,随着时效温度的升高,析出相逐渐变为长条形并与铁素体基体保持某种取向关系.在抗菌不锈钢抗菌过程的前期,抗菌性能表现为对细菌生长和繁殖的抑制,后期表现为对细菌的杀灭.     

银系复合抗菌剂的制备及性能研究

通过向硅溶胶中加入Ag+或Ag+/Zn2+制备了复合银系抗菌剂,并对所得样品进行了XRD和抗菌性能分析,结果表明向体系中添加Zn2+后,抗菌剂的抗变色性能明显提高,同时保持了较理想的抗菌性能,经1000℃处理3h,仍保持对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有100%的抗菌效果。     

天然纤维水镁石的深加工及抗菌性能研究

以天然纤维水镁石为主要原料,对其进行破碎、超细粉碎深加工,利用超细粉碎-表面改性一体化工艺技术将纤维水镁石超细粉体与少量Cu2+、Zn2+和Cu2+/Zn2+抗菌剂复合,制备出了具有灭菌率达99%的天然水镁石抗菌剂。将各型抗菌剂与聚丙烯(PP)、接枝聚丙烯熔融混炼后制成抗菌母粒,按一定比例与PP复合制备抗菌复合材料。结果表明,抗菌母粒添加量为10%(天然水镁石抗菌剂为5%)时,抗菌复合材料的力学性能最佳,抗菌复合材料的抗菌性能较好,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率都超过81%。此外,Cu2+/Zn2+复合纤维水镁石抗菌剂中存在Cu2+、Zn2+协同抗菌效应。     

铜对铁素体抗菌不锈钢性能的影响

通过实验室实验,分析了不同铜含量的430铁素体抗菌不锈钢的抗菌性能、耐腐蚀性能和力学性能.研究结果表明,含铜铁素体抗菌不锈钢铸坯经过热轧＋抗菌热处理＋冷轧+退火处理后,抗菌性能随着铜含量的增加逐渐提高,含铜1.3%以上就可达到理想的抗菌效果;随着铜含量的增加耐点蚀性能略有提高;强度随着铜含量的增加而小幅提高,塑性基本保...     

17-4PH不锈钢的抗菌性能

研究了热处理工艺对17-4PH不锈钢抗菌性能的影响。结果表明,冷处理并在482℃时效能有效提高17-4PH不锈钢的抗菌性能和硬度,提高时效温度使17-4PH不锈钢的杀菌率增加,但是其硬度明显降低;时效时间增加,杀菌率提高,但是硬度略有降低。冷处理促进马氏体分解,位错密度增大,从而促进了富Cu相的析出。17-4PH不锈钢最优的抗菌热处理工艺制度为:1040℃固溶处理/0.5 h+液氮冷处理/0.5 h+482℃时效处理/6 h。     

银离子掺杂有机硅烷薄膜耐蚀和抗菌性能研究

为了制备具有抗菌特性和良好耐腐蚀性的不锈钢,通过溶胶-凝胶方法在乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂中加入银离子,得到含银有机硅烷水解溶液,并通过喷涂在不锈钢表面制备了抗菌、耐蚀的不锈钢抗菌膜层,研究了银离子的掺入工艺以及薄膜的抗菌性能和耐蚀性能.结果表明,银离子含量增加到3%以上时,样品的抗菌性能均增加到99.9%以上,不锈钢表面经过预氧化处理的略优于表面未经预氧化处理的薄膜.10?Cl3溶液点蚀试验表明,样品的点蚀率仅为相同条件下不锈钢的1/40.银离子掺杂的乙烯基三甲氧基硅烷薄膜可以明显地提高不锈钢表面的耐腐蚀性能,同时赋予其抗菌性能.     

不锈钢表面含银有机硅烷偶联剂抗菌耐蚀薄膜制备和性能

通过溶胶-凝胶方法在乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂中加入银离子,得到含银有机硅烷水解溶液,在不锈钢表面制备了抗菌、耐蚀的不锈钢抗菌膜层,研究了银离子的掺入工艺以及薄膜的抗菌性能和耐蚀性能.抗菌性能研究结果表明:银离子含量增加到3%以上时,样品的抗菌性能均增加到99.9%以上.样品经过24h去离子水的浸泡后,所有样品的抗菌性能均有所降低;银离子含量越高的样品抗菌性能保持得越好,不锈钢表面经过预氧化处理的略优于表面未经预氧化处理的薄膜.10?Cl3溶液点蚀实验测试结果表明,样品的耐腐蚀性能有明显提高,点蚀率仅为相同条件下不锈钢的1/40.     

Cu-Zn掺杂对TiN复合膜层组织性能的调制

利用磁控溅射方法在不锈钢表面沉积了Cu-Zn掺杂TiN复合膜, 研究不同的Cu、Zn含量对膜层结构和性能(硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能)的影响. 结果表明, 掺杂的Cu、Zn可以阻止TiN晶粒生长, 随掺杂量增加TiN晶粒细化, Cu、Zn含量比较高时由于金属相长大而使膜层组织粗化. 当Cu≤10.38at%, Zn≤2.19at%时, TiN以(111)晶向择优生长, 且随掺杂量增加TiN(200)晶向逐渐增强. XPS结果表明膜层主要由TiN和单质Cu组成. 当掺杂Cu为10.38at%、Zn为2.19at%时,复合膜具有较高的硬度和较好的耐磨性能. 尽管耐腐蚀性能随着Cu、Zn含量的增加而下降, 但少量的Cu-Zn掺杂可显著提高膜层钝化能力.     

高孔率网状Cu+CeO_2/Cu抗菌材料的制备及其抗菌性能

以泡沫海绵为基体材料,通过电镀的方法制备了高孔率网状Cu+CeO2/Cu抗菌材料,研究了制备条件并测定了其孔隙率和比表面积,评价了其抗菌性能.结果表明,网状Cu+CeO2/Cu抗菌材料的孔隙率高达95%以上,其比表面积约为31.4m2/cm3,对于大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌3种菌种均具有良好的抗菌性能.     

Ag/Zn双元离子注入不锈钢的研制与抗菌性能研究

在单一金属离子抗菌性能和作用范围存在不足的基础上,提出了Ag/Zn双元抗菌金属离子注入制备抗菌不锈钢的方法。该方法将有助于抗菌广谱性和抗菌性能的提高,迄今未有双元抗菌金属离子不锈钢的报道。平板菌落计数法表明,Ag/Zn双元离子注入试样对革兰氏阴性大肠杆菌(E.coil)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)都具有优良的抗菌效果(抗菌率99%);电化学极化曲线表明,注入试样的耐腐蚀性能较未注入试样略有提高;X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等对离子注入层离子化学状态及微观形貌进行了表征,并初步讨论了注入层性质与抗菌性能之间的关系。     

时效处理对含铜马氏体抗菌不锈钢抗菌性能的影响

利用覆膜法研究了时效温度和时效时间对含铜马氏体不锈钢抗菌性能的影响，结果表明当不锈钢经过500℃时效处理时就表现出明显的抗菌性能；当时效温度升高至700℃时不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率达到99．9％以上，表现出优秀的抗菌性能。     

常温制备抗菌不锈钢的研究

抗菌不锈钢是目前材料领域研究的热点.本文以AgNO3、ZnSO4和TiO2为主要原料,制备含有Ag 、Zn2 和TiO2的浸泡液.在常温条件下,将普通不锈钢浸入浸泡液中,制备出表面含有抗菌离子的新型抗菌不锈钢,并对其抗菌性能和持久性进行了表征,结果表明,在经过50次的反复冲洗及NaCl和CH3COOH溶液浸泡,其对金黄色葡萄球菌的平均抑菌率为99.48%,对大肠杆菌的平均抑菌率为99.09%.     

Ag/Cu共渗不锈钢表面的微观结构及抗菌性能研究

以银铜合金为靶材,利用辉光等离子体在AISI304不锈钢表面同时渗入银和铜,制备性能优良的抗菌不锈钢。对渗层的形貌、化学组成、耐蚀性能和抗菌性能进行了研究,结果表明,所得渗层在不锈钢表面分布均匀,Ag/Cu元素质量比为4.9∶3;不锈钢表面渗层腐蚀电位由-0.103V提高到0.07V,自腐蚀电流密度从1.66×10-7A/cm2降至5.813×10-9A/cm2,耐腐蚀性能有所提高;渗层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达100%。