含铜不锈钢从抗菌向抗病毒迈进
黄明欣团队采用粉末冶金的生产工艺,将不锈钢中铜的含量提升至20%,获得了具有抗新冠病毒特性的不锈钢。这样制得的高含铜量不锈钢,不仅能避免“铜脆”现象,而且其富铜沉淀物能均匀分布在整个金属制品中,即使制品表面磨损也不会影响其抗病毒效果。
新冠肺炎疫情暴发以来,“物传人”成为新冠病毒传播的重要途径之一。曾有研究显示,新冠病毒能在普通不锈钢材料表面存活3天之久。因此,研发出能够杀灭新冠病毒的不锈钢材料,成为业界和学界的一大目标。
近期,香港大学工程学院机械工程系黄明欣教授领导的团队与香港大学(李嘉诚医学院)免疫与感染研究中心潘烈文教授的研究团队合作,通过调整不锈钢的化学成分和微观组织结构,成功令不锈钢能杀灭表面附着的新冠病毒和其他常见病原体微生物。
新型不锈钢含铜20% 显示出强大的抗新冠病毒特性
自20世纪初被发明后,凭借着在硬度、耐腐蚀性、可加工性等方面的优异性能,从公共场所的基础设施,到家庭生活的日常装潢,不锈钢成为公众最常接触的材料之一。
但随着新冠肺炎疫情席卷全球,不锈钢这个公共场所随处可见的基础材料,已成为新冠病毒扩散传播的载体——携带病毒的飞沫和呼吸道分泌物会附着在不锈钢材料上,使其成为潜在的病毒传播媒介。
例如,此前中国疾病预防控制中心曾对一起新冠病毒感染案例进行分析,认为同一单元楼内的住户极有可能因共用一部电梯,共同触摸不锈钢材质的电梯按键而造成病毒在住户中扩散。
在具体研究中,为了更好地比较不同不锈钢材料之间的抗菌抗病毒性能,黄明欣团队制备了多份样品,分别是常规的316不锈钢、含银0.3%和0.6%的不锈钢、4种含铜1%—20%不等的不锈钢以及纯银和纯铜。并且为了凸显其实用价值,他们还专门将其制备成了电梯按钮样式,以模拟在最常见的使用环境下,不同种类不锈钢的抗新冠病毒性能。
最终,研究结果显示,常规316不锈钢、纯银和含银不锈钢对新冠病毒和甲型H1N1流感病毒没有明显的抑制作用。而相比之下,纯铜和含铜不锈钢则表现出了十分显著的抗病毒特性。尤其是含铜量20%的不锈钢,其可以在3小时和6小时内分别显著减少其表面99.75%和99.99%的活体新冠病毒,显示出了强大的抗新冠病毒特性。
黄明欣表示,由于高含铜量不锈钢的制备采用的是粉末冶金的方式,这使得其可以不受材料表面磨损的影响,能在较长的时间范围内持续拥有抗新冠病毒特性。
从抗菌到抗病毒 把握不锈钢中的铜含量很重要
其实早在这种抗新冠病毒不锈钢研发之前,能够抗菌的不锈钢就已十分普遍,并早早开始了工业化生产,而其中也是添加了铜和银。
中国科学院金属研究所研究员杨珂指出,铜和银已是业界公认的优秀抗菌材料,对包括大肠杆菌等在内的常见致病菌有着出色的抵抗能力。比如含铜量仅5%的抗菌不锈钢,便具有99%的抗菌率。因为密集的富铜沉淀物会永久留存在不锈钢基质中,产生持久的抗菌效果。而银的抗菌能力则更强,只要在不锈钢基质中添加0.3%的银,便可产生强大的抗菌效果。但抗菌不锈钢要想达到抗新冠病毒的效果,还需增加其中的铜含量。
不锈钢作为一种铁基合金,以铁为基本,生产过程中会加入镍、铬等元素以增强其性能。如果一味加入大量的铜,会使其基础性能发生改变,从而导致其不再具备不锈钢的特性,无法进行大规模应用。杨珂表示,生产抗病毒不锈钢,其最大挑战在于如何在加入足量的抗病毒元素的同时,又不改变不锈钢的核心性能。
铜虽然是不锈钢的核心元素之一,但加入过量也会严重影响不锈钢的核心性能。杨珂向记者介绍道,钢铁的热加工锻造过程,需要在1200℃左右的高温下进行,而铜本身的熔点大约为1080℃。铜加入过多会导致钢材在热加工时的锻造性变差,出现通常意义上的“铜脆”现象。
为了避免“铜脆”现象,同时又保证加入含量足够抗病毒效果的铜,有研究人员改用物理气相沉积、冷喷涂、离子注入等方法,为不锈钢涂上一层抗病毒涂层。但这些方法生产的涂层,厚度小于1毫米,很容易被磨损导致其抗病毒性能大幅下降,因此这类不锈钢材料无法取得长期的抗病毒效果,不具备大规模应用的价值。
而黄明欣团队此次采用了粉末冶金工艺,将不锈钢中铜的含量提升至20%,获得了具有抗新冠病毒特性的不锈钢。杨珂表示,粉末冶金方法是将金属粉末采用模具进行高压压制,随后再以较高的温度烧结定型。采用这种方法制造的高含铜量不锈钢,不光不会出现“铜脆”现象,而且其富铜沉淀物也不只分布在表面,而是均匀分布在整个金属制品中,因此即使制品表面磨损也并不影响其抗病毒效果。
市场空间仍待挖掘 扩大产业化规模应从两方面发力
杨珂介绍,虽然实验效果显著,但抗病毒不锈钢要形成规模化、产业化,仍有很长的路要走。即使是目前工业生产已十分成熟的抗菌不锈钢,其仍有较大的市场空间等待挖掘。
“与我们合作的一家企业,2020年就生产和销售了5000吨抗菌不锈钢。”杨珂说,目前抗菌不锈钢工业已具有较大规模,且形成了相关的行业标准。2020年底,工信部已正式发布“含铜抗菌不锈钢”行业标准YB/T 4171-2020,涵盖含铜系列抗菌不锈钢的订货内容、技术要求、试验方法、检验规则等方面。但目前抗菌不锈钢仍主要应用于生产餐饮领域的餐具、厨具,如抗菌不锈钢筷子、菜刀等,且消费市场主要集中在江苏、浙江、广东,应用规模仍较小,使用场景较为单一。
杨珂还指出,生产抗病毒不锈钢所用的粉末冶金方法,工艺复杂、成本较高,无法成为主流的生产方式,并且过多铜元素的加入也会使得不锈钢的耐腐蚀性下降,使其无法用于生产高端产品,一定程度上限制了其应用场景。
杨珂认为,该研究成果虽然距离大规模应用仍需时日,但其打开了一扇新的窗口,使铜在不锈钢材料中的作用被更大程度显现了出来,并给予了不锈钢材料新的可能。“我们国家的抗菌不锈钢生产技术在世界范围内是领先的,抗菌不锈钢未来还可以有更大的用途,其中在医疗器械抗感染方面的应用最被看好。”
目前,杨珂等人也在与深圳地铁进行合作,开发抗菌不锈钢制成的把手、栏杆等。他认为,未来要想实现抗菌、抗病毒不锈钢的规模化应用,还应在两方面发力。一是在应用端找到合适的应用场景,比如可以在医院中用抗菌不锈钢建设样板房,起到示范效果。另一方面则是要加强基础研究。目前,铜离子抗菌抗病毒的作用机制仍然没有摸清,各种理论自成一派,没有统一的、具有广泛说服力的作用机制,一定程度上制约了抗菌、抗病毒不锈钢的发展。
来源:科技日报
黄明欣团队采用粉末冶金的生产工艺,将不锈钢中铜的含量提升至20%,获得了具有抗新冠病毒特性的不锈钢。这样制得的高含铜量不锈钢,不仅能避免“铜脆”现象,而且其富铜沉淀物能均匀分布在整个金属制品中,即使制品表面磨损也不会影响其抗病毒效果。
新冠肺炎疫情暴发以来,“物传人”成为新冠病毒传播的重要途径之一。曾有研究显示,新冠病毒能在普通不锈钢材料表面存活3天之久。因此,研发出能够杀灭新冠病毒的不锈钢材料,成为业界和学界的一大目标。
近期,香港大学工程学院机械工程系黄明欣教授领导的团队与香港大学(李嘉诚医学院)免疫与感染研究中心潘烈文教授的研究团队合作,通过调整不锈钢的化学成分和微观组织结构,成功令不锈钢能杀灭表面附着的新冠病毒和其他常见病原体微生物。
新型不锈钢含铜20% 显示出强大的抗新冠病毒特性
自20世纪初被发明后,凭借着在硬度、耐腐蚀性、可加工性等方面的优异性能,从公共场所的基础设施,到家庭生活的日常装潢,不锈钢成为公众最常接触的材料之一。
但随着新冠肺炎疫情席卷全球,不锈钢这个公共场所随处可见的基础材料,已成为新冠病毒扩散传播的载体——携带病毒的飞沫和呼吸道分泌物会附着在不锈钢材料上,使其成为潜在的病毒传播媒介。
例如,此前中国疾病预防控制中心曾对一起新冠病毒感染案例进行分析,认为同一单元楼内的住户极有可能因共用一部电梯,共同触摸不锈钢材质的电梯按键而造成病毒在住户中扩散。
在具体研究中,为了更好地比较不同不锈钢材料之间的抗菌抗病毒性能,黄明欣团队制备了多份样品,分别是常规的316不锈钢、含银0.3%和0.6%的不锈钢、4种含铜1%—20%不等的不锈钢以及纯银和纯铜。并且为了凸显其实用价值,他们还专门将其制备成了电梯按钮样式,以模拟在最常见的使用环境下,不同种类不锈钢的抗新冠病毒性能。
最终,研究结果显示,常规316不锈钢、纯银和含银不锈钢对新冠病毒和甲型H1N1流感病毒没有明显的抑制作用。而相比之下,纯铜和含铜不锈钢则表现出了十分显著的抗病毒特性。尤其是含铜量20%的不锈钢,其可以在3小时和6小时内分别显著减少其表面99.75%和99.99%的活体新冠病毒,显示出了强大的抗新冠病毒特性。
黄明欣表示,由于高含铜量不锈钢的制备采用的是粉末冶金的方式,这使得其可以不受材料表面磨损的影响,能在较长的时间范围内持续拥有抗新冠病毒特性。
从抗菌到抗病毒 把握不锈钢中的铜含量很重要
其实早在这种抗新冠病毒不锈钢研发之前,能够抗菌的不锈钢就已十分普遍,并早早开始了工业化生产,而其中也是添加了铜和银。
中国科学院金属研究所研究员杨珂指出,铜和银已是业界公认的优秀抗菌材料,对包括大肠杆菌等在内的常见致病菌有着出色的抵抗能力。比如含铜量仅5%的抗菌不锈钢,便具有99%的抗菌率。因为密集的富铜沉淀物会永久留存在不锈钢基质中,产生持久的抗菌效果。而银的抗菌能力则更强,只要在不锈钢基质中添加0.3%的银,便可产生强大的抗菌效果。但抗菌不锈钢要想达到抗新冠病毒的效果,还需增加其中的铜含量。
不锈钢作为一种铁基合金,以铁为基本,生产过程中会加入镍、铬等元素以增强其性能。如果一味加入大量的铜,会使其基础性能发生改变,从而导致其不再具备不锈钢的特性,无法进行大规模应用。杨珂表示,生产抗病毒不锈钢,其最大挑战在于如何在加入足量的抗病毒元素的同时,又不改变不锈钢的核心性能。
铜虽然是不锈钢的核心元素之一,但加入过量也会严重影响不锈钢的核心性能。杨珂向记者介绍道,钢铁的热加工锻造过程,需要在1200℃左右的高温下进行,而铜本身的熔点大约为1080℃。铜加入过多会导致钢材在热加工时的锻造性变差,出现通常意义上的“铜脆”现象。
为了避免“铜脆”现象,同时又保证加入含量足够抗病毒效果的铜,有研究人员改用物理气相沉积、冷喷涂、离子注入等方法,为不锈钢涂上一层抗病毒涂层。但这些方法生产的涂层,厚度小于1毫米,很容易被磨损导致其抗病毒性能大幅下降,因此这类不锈钢材料无法取得长期的抗病毒效果,不具备大规模应用的价值。
而黄明欣团队此次采用了粉末冶金工艺,将不锈钢中铜的含量提升至20%,获得了具有抗新冠病毒特性的不锈钢。杨珂表示,粉末冶金方法是将金属粉末采用模具进行高压压制,随后再以较高的温度烧结定型。采用这种方法制造的高含铜量不锈钢,不光不会出现“铜脆”现象,而且其富铜沉淀物也不只分布在表面,而是均匀分布在整个金属制品中,因此即使制品表面磨损也并不影响其抗病毒效果。
市场空间仍待挖掘 扩大产业化规模应从两方面发力
杨珂介绍,虽然实验效果显著,但抗病毒不锈钢要形成规模化、产业化,仍有很长的路要走。即使是目前工业生产已十分成熟的抗菌不锈钢,其仍有较大的市场空间等待挖掘。
“与我们合作的一家企业,2020年就生产和销售了5000吨抗菌不锈钢。”杨珂说,目前抗菌不锈钢工业已具有较大规模,且形成了相关的行业标准。2020年底,工信部已正式发布“含铜抗菌不锈钢”行业标准YB/T 4171-2020,涵盖含铜系列抗菌不锈钢的订货内容、技术要求、试验方法、检验规则等方面。但目前抗菌不锈钢仍主要应用于生产餐饮领域的餐具、厨具,如抗菌不锈钢筷子、菜刀等,且消费市场主要集中在江苏、浙江、广东,应用规模仍较小,使用场景较为单一。
杨珂还指出,生产抗病毒不锈钢所用的粉末冶金方法,工艺复杂、成本较高,无法成为主流的生产方式,并且过多铜元素的加入也会使得不锈钢的耐腐蚀性下降,使其无法用于生产高端产品,一定程度上限制了其应用场景。
杨珂认为,该研究成果虽然距离大规模应用仍需时日,但其打开了一扇新的窗口,使铜在不锈钢材料中的作用被更大程度显现了出来,并给予了不锈钢材料新的可能。“我们国家的抗菌不锈钢生产技术在世界范围内是领先的,抗菌不锈钢未来还可以有更大的用途,其中在医疗器械抗感染方面的应用最被看好。”
目前,杨珂等人也在与深圳地铁进行合作,开发抗菌不锈钢制成的把手、栏杆等。他认为,未来要想实现抗菌、抗病毒不锈钢的规模化应用,还应在两方面发力。一是在应用端找到合适的应用场景,比如可以在医院中用抗菌不锈钢建设样板房,起到示范效果。另一方面则是要加强基础研究。目前,铜离子抗菌抗病毒的作用机制仍然没有摸清,各种理论自成一派,没有统一的、具有广泛说服力的作用机制,一定程度上制约了抗菌、抗病毒不锈钢的发展。
来源:科技日报
#哈尔滨身边事[超话]##热搜##近百亩青苗被他人恶意毁坏# 我们是黑龙江省哈尔滨市尚志市农民。今年2021年,因为帮别人土地承包的事,我家15亩水田,还有我兄弟60亩玉米地,被本村的坏人5次毁青苗!造成我们直接损失10万多元!坏人在我家5月28日插完秧后就把我家15亩水田地打药了,当时发现稻苗干枯要死,误以为是稻苗缓苗期呢!
我兄弟60亩玉米地,前后4次做案毁青苗!第1次做案:应该是6月8日到11日晚上,6月12日中午11点多,发现大片玉米苗被人为打药枯死!我们第1次报警。在6月26日,尚志市邢侦,技术,治安大队的三个部门同时下来调查,并把我们怀疑的坏人带到派出所做了笔录。我们本以为坏人会胆战心惊!谁知在6月26日至6月29日晚上,
坏人第2次做案:把60亩玉米苗第1次打药量少的30亩地,再次打药!7月12日,警察给了我们刑事案件的立案告知书!并让我们等待警方进一步调查取证!可就在7月25或26日晚上,
坏人竟第3次做案:把我兄弟家已经2米多高,结了玉米穗的青苗,用镰刀砍了300多棵!我们27日发现的,第3次报警!但还不算完!大约在7月28日至29日晚,
坏人第4次做案:把我兄弟家长了玉米穗的2米多高的玉米苗,这次砍倒了1300多棵!同样我们又第4次报警!同村的邻居,有多么大的血海深仇,值得你这么疯狂的5次做案!毁青苗是犯法犯罪呀!
我们6月12日报的案,期间又调查取证,又给受损庄稼评估作价,7月12日立的案。立案定罪是破坏生产罪!但到现在此案也没有结果。说因为疫情案件没法查办!我们是地道的农民,明年的地还能不能种,坏人是否还会再毁青苗?我们到底该怎么办?
我兄弟60亩玉米地,前后4次做案毁青苗!第1次做案:应该是6月8日到11日晚上,6月12日中午11点多,发现大片玉米苗被人为打药枯死!我们第1次报警。在6月26日,尚志市邢侦,技术,治安大队的三个部门同时下来调查,并把我们怀疑的坏人带到派出所做了笔录。我们本以为坏人会胆战心惊!谁知在6月26日至6月29日晚上,
坏人第2次做案:把60亩玉米苗第1次打药量少的30亩地,再次打药!7月12日,警察给了我们刑事案件的立案告知书!并让我们等待警方进一步调查取证!可就在7月25或26日晚上,
坏人竟第3次做案:把我兄弟家已经2米多高,结了玉米穗的青苗,用镰刀砍了300多棵!我们27日发现的,第3次报警!但还不算完!大约在7月28日至29日晚,
坏人第4次做案:把我兄弟家长了玉米穗的2米多高的玉米苗,这次砍倒了1300多棵!同样我们又第4次报警!同村的邻居,有多么大的血海深仇,值得你这么疯狂的5次做案!毁青苗是犯法犯罪呀!
我们6月12日报的案,期间又调查取证,又给受损庄稼评估作价,7月12日立的案。立案定罪是破坏生产罪!但到现在此案也没有结果。说因为疫情案件没法查办!我们是地道的农民,明年的地还能不能种,坏人是否还会再毁青苗?我们到底该怎么办?
十月底的照片,这两天图荒才想着整理,拖延症晚期。。。
疫情开始后基本就是酒店游了。在房间里结结实实猫上一两天,看电视电影刷手机,到点等待投喂,偶尔的无所事事,就挺放松快乐的。
这家是爸妈来玩的的时候也一起去过的酒店,坐落于大分的别府海湾,卖点就是落地窗外地海景。这次换了房型,顶楼的电梯一开,空中花园的设计非常惊艳,相对来说食物就比较中规中矩。印象比较深的是工作人员一半以上是外国人,如果不是疫情,估计是很受外国游客欢迎的一家店吧。#溪游记#
疫情开始后基本就是酒店游了。在房间里结结实实猫上一两天,看电视电影刷手机,到点等待投喂,偶尔的无所事事,就挺放松快乐的。
这家是爸妈来玩的的时候也一起去过的酒店,坐落于大分的别府海湾,卖点就是落地窗外地海景。这次换了房型,顶楼的电梯一开,空中花园的设计非常惊艳,相对来说食物就比较中规中矩。印象比较深的是工作人员一半以上是外国人,如果不是疫情,估计是很受外国游客欢迎的一家店吧。#溪游记#
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