抗菌不锈钢的抗菌原理、常规加工与增材制造

各类公共卫生事件频发,催生了各类抗菌产品研发和应用.抗菌材料按原料来源分类包括无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料和合成抗菌材料.不锈钢作为运用最广泛的无机金属材料之一,在抗菌材料的应用方面已取得阶段性进展.不锈钢获得抗菌性能的常规加工方法有两种,即表面改性和合金化处理.然而,表面型抗菌不锈钢经磨蚀后极易丧失抗菌效果,合金型抗菌不锈钢中抗菌离子利用率较低,这些都导致不锈钢的抗菌效果不理想.因此,研究者们除研究不同抗菌元素的抗菌机理外,还从提高抗菌不锈钢耐久性和抗菌效率方面进行了不同制备工艺的探索,扩大了抗菌不锈钢的使用范围.近年来,研究者们开发了多种抗菌不锈钢的制备工艺以提高其使用寿命和抗菌性能.通过沉积法、渗透法和喷涂法等方式将抗菌元素被添加到不锈钢表面,可使抗菌层厚度增加,抗菌效果更稳定;适量抗菌金属元素被添加到不锈钢中,经抗菌处理后这些抗菌金属元素能够不断地向介质中释放抗菌金属离子,使不锈钢的抗菌率大幅提高.此外,为了满足抗菌不锈钢在生物医学领域的使用需求,常在其表面引入羟基磷灰石、聚(L-丙交酯-己内酯)等生物相容性良好的物质,或采用先进的制备工艺控制有害金属离子的释放浓度,以实现抗菌性能和生物相容性的有机结合.本文综述了近10年国内外各种抗菌不锈钢的研究现状.介绍了表面改性抗菌不锈钢和合金型抗菌不锈钢的抗菌原理、特点与制造方法.此外,针对常规制造法存在制备周期较长、材料耗损较多、环境污染较严重等问题,本文结合增材制造技术的优势,试图寻找一种新型的抗菌不锈钢制备工艺,以其个性化定制、耗时短、精密加工等优势弥补上述缺点,并且介绍了增材制造抗菌材料在医疗卫生领域中的应用.

Antibacterial Principles,Traditional Processing and Additive Manufacturing of Antibacterial Stainless Steel