2020年3月11日，世界衛生組織宣布COVID-19疫情已經構成全球大流行，至今已經過去了兩年多的時間，如今病毒仍在肆虐，世界很多國家和地區都受到了嚴重影響，近期，我國多個地區再次出現疫情，威脅大家的身體健康，也會阻礙經濟的發展。

作為材料人，能做點什么呢？

道哥看到澳洲科學研究組織（Cisro）在實驗室的一項實驗顯示：新冠病毒在30°C下，在鈔票、塑料、玻璃和不銹鋼表面可存活7天，在乙烯基和棉花表面可存活3天。

就這個話題，開展了科研精神的調研工作。

先來看下新冠病毒

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）是目前已知的第7種人類冠狀病毒，能夠引起人類和動物感染，導致新型冠狀病毒肺炎（Coronavirus Disease 2019，COVID-19）。

SARS-CoV-2傳播途徑復雜多樣，其在環境中的存活時間越久，波及范圍就越廣，增加人群感染的風險，也給疫情防控帶來巨大挑戰。

現有研究工作發現

[1]Aerosoland surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1[J].N Engl J Med, 2020;[2]SARS病毒在外界環境物品中生存和抵抗能力的研究[J].中國消毒學雜志，2003;[3]Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions [J]. Lancet Microbe,2020.

在不銹鋼表面的存活時間

不銹鋼材料具有良好的耐蝕性、力學性能和可加工性，因而在近些年得以飛速發展并被廣泛應用于各個領域。很多生活、工業用品采用不銹鋼材料制成，如餐具、電梯表面、扶手、門把手等。由上表研究表明，在實驗條件下，SARS-CoV和SARS-CoV-2病毒可在不銹鋼表面存活2~7d左右。

在銅表面的存活時間

銅是人類最早發現和使用的金屬之一，在我國的消費量僅次于鋁。由上表研究表明，在實驗條件下，SARS-CoV和SARS-CoV-2病毒在銅制品表面存活4~8h左右。

不銹鋼材料具有良好的耐蝕性、力學性能和可加工性，因而在近些年得以飛速發展并被廣泛應用于各個領域。2021年，中國不銹鋼粗鋼產量為3063.2萬噸，被廣泛用在我們生活的方方面面，如何改進不銹鋼的性能，增進抗菌性能，減少有害微生物對生活的潛在威脅呢？

結合上表的實驗數據，可否兼具不銹鋼和銅的優良特性？既具有銅的抗菌、抗病毒性能，同樣具有不銹鋼的優良性能呢？

含銅不銹鋼

含銅抗菌不銹鋼是指以不銹鋼為基體材料向其中熔合一定比例的金屬Cu元素，在之后的加工流程中，通過獨特的金屬熱加工工藝，使得具有特定尺寸和結構的富銅相ε-Cu基體材料中高度彌散析出，這種富銅相的存在使不銹鋼具有了優良的抗菌性能。

有解釋稱：

含銅抗菌不銹鋼的抗菌機理是，在抗菌熱處理之后富銅相ε-Cu高度彌散，這使得不銹鋼表面的銅離子更易于溶出，在其與細菌觸碰之后會摧毀細胞質外的保護結構，造成細菌胞漿流露，無法進行正常的新陳代謝，進而死亡。含銅不銹鋼的抗菌機制與靜電場吸附殺菌機制相吻合，細菌的細胞膜和細胞壁帶負電荷，金屬離子帶正電荷，異性電荷相互吸引使得細胞的生存環境紊亂，抑制呼吸作用，導致細胞的“接觸死亡”。在此過程中會發生細胞膜和細胞壁的變形，使蛋白質和酶的作用受阻，細胞代謝功能紊亂，發生穿孔破裂，造成細胞膜溢流，這現象被稱為“溶解死亡”。

銅對病毒的作用就像是“肥皂對脂肪那樣”，當金屬離子接觸到病毒包膜（一層糖蛋白）時，包膜就會破裂，病毒也隨之被破壞。

中國科學院金屬研究所發現抗菌不銹鋼所表現出的抗菌性能不僅與加入的金屬元素的殺菌性能有關，抗菌元素在抗菌不銹鋼表面的存在形式也同樣非常重要，銅固溶在基體中是不夠的，只有富銅相ε-Cu形成后材料才會使材料具有良好的抗菌性能。與此同時，研究發現含銅抗菌不銹鋼還兼具良好的生物安全性和長效抗菌性能，這使得含銅抗菌不銹鋼的研發得到迅速發展。

上個世紀末期，NISSHIN STEEL發明出殺菌性能的含銅不銹鋼材料，此后研發并生產能夠有效殺滅細菌且加工性能良好的一系列含銅不銹鋼產品，即“NSSAM”系列不銹鋼材料。本世紀初期，日本利用金屬注射成型的工藝將粒度為μm級別的不銹鋼與銅混合，通過添加粘結劑攙合造粒后，在特定氣氛下進行燒結加工得到了性能良好的含銅抗菌不銹鋼材料。在這之后，日本的其他科研團隊以及公司均研發出其他種類的殺菌性能良好的含銅不銹鋼產品。

我國含銅抗菌不銹鋼的相關研究中，中國科學院金屬研究所在2000年就成功制備出含銅的抗菌不銹鋼，并對其進行一系列研究測試后，含銅抗菌不銹鋼的研究得到逐步開展。在這之后，上海交通大學與上海寶鋼技術中心聯合又對含銅含氮不銹鋼材料微觀組織、抗菌性能進行了深入的研究，并結合熱力學分析計算對其進行了解釋，之后將這種材料投以生產。武漢科技大學利用金屬蒸汽真空弧技術并調整工藝參數，成功得到不銹鋼銅離子注入層，該材料能夠有效殺滅試驗用的典型微生物。生產方面，上海寶鋼以及太鋼等已經可以成功自主生產抗菌不銹鋼產品，并成功投入商業化。

近期有報道稱，香港大學工程學院采用粉末冶金的生產工藝，將不銹鋼中銅的含量提升至20%，獲得了具有抗新冠病毒特性的不銹鋼。這樣制得的高含銅量不銹鋼，不僅能避免“銅脆”現象，而且其富銅沉淀物能均勻分布在整個金屬制品中，即使制品表面磨損也不會影響其抗病毒效果。經實驗證明，6小時可殺滅99.99%的新冠病毒，標志我國新型含銅抑制病毒的不銹鋼研究上了新臺階。

材料人的研究還在繼續，部分研究還有待產業化，部分產業化的產品還有待降本。我國的抗菌不銹鋼生產技術在世界范圍內是領先的，抗菌不銹鋼未來還可以有更大的用途，在醫療器械抗感染方面的應用最被看好，隨技術的發展，最終實現在日常生活中的大規模應用，提高行業整體水平。