2020年3月11日，世界卫生组织宣布COVID-19疫情已经构成全球大流行，至今已经过去了两年多的时间，如今病毒仍在肆虐，世界很多国家和地区都受到了严重影响，近期，我国多个地区再次出现疫情，威胁大家的身体健康，也会阻碍经济的发展。

作为材料人，能做点什么呢？

道哥看到澳洲科学研究组织（Cisro）在实验室的一项实验显示：新冠病毒在30°C下，在钞票、塑料、玻璃和不锈钢表面可存活7天，在乙烯基和棉花表面可存活3天。

就这个话题，开展了科研精神的调研工作。

先来看下新冠病毒

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）是目前已知的第7种人类冠状病毒，能够引起人类和动物感染，导致新型冠状病毒肺炎（Coronavirus Disease 2019，COVID-19）。

SARS-CoV-2传播途径复杂多样，其在环境中的存活时间越久，波及范围就越广，增加人群感染的风险，也给疫情防控带来巨大挑战。

现有研究工作发现

[1]Aerosoland surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1[J].N Engl J Med, 2020;[2]SARS病毒在外界环境物品中生存和抵抗能力的研究[J].中国消毒学杂志，2003;[3]Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions [J]. Lancet Microbe,2020.

在不锈钢表面的存活时间

不锈钢材料具有良好的耐蚀性、力学性能和可加工性，因而在近些年得以飞速发展并被广泛应用于各个领域。很多生活、工业用品采用不锈钢材料制成，如餐具、电梯表面、扶手、门把手等。由上表研究表明，在实验条件下，SARS-CoV和SARS-CoV-2病毒可在不锈钢表面存活2~7d左右。

在铜表面的存活时间

铜是人类最早发现和使用的金属之一，在我国的消费量仅次于铝。由上表研究表明，在实验条件下，SARS-CoV和SARS-CoV-2病毒在铜制品表面存活4~8h左右。

不锈钢材料具有良好的耐蚀性、力学性能和可加工性，因而在近些年得以飞速发展并被广泛应用于各个领域。2021年，中国不锈钢粗钢产量为3063.2万吨，被广泛用在我们生活的方方面面，如何改进不锈钢的性能，增进抗菌性能，减少有害微生物对生活的潜在威胁呢？

结合上表的实验数据，可否兼具不锈钢和铜的优良特性？既具有铜的抗菌、抗病毒性能，同样具有不锈钢的优良性能呢？

含铜不锈钢

含铜抗菌不锈钢是指以不锈钢为基体材料向其中熔合一定比例的金属Cu元素，在之后的加工流程中，通过独特的金属热加工工艺，使得具有特定尺寸和结构的富铜相ε-Cu基体材料中高度弥散析出，这种富铜相的存在使不锈钢具有了优良的抗菌性能。

有解释称：

含铜抗菌不锈钢的抗菌机理是，在抗菌热处理之后富铜相ε-Cu高度弥散，这使得不锈钢表面的铜离子更易于溶出，在其与细菌触碰之后会摧毁细胞质外的保护结构，造成细菌胞浆流露，无法进行正常的新陈代谢，进而死亡。含铜不锈钢的抗菌机制与静电场吸附杀菌机制相吻合，细菌的细胞膜和细胞壁带负电荷，金属离子带正电荷，异性电荷相互吸引使得细胞的生存环境紊乱，抑制呼吸作用，导致细胞的“接触死亡”。在此过程中会发生细胞膜和细胞壁的变形，使蛋白质和酶的作用受阻，细胞代谢功能紊乱，发生穿孔破裂，造成细胞膜溢流，这现象被称为“溶解死亡”。

铜对病毒的作用就像是“肥皂对脂肪那样”，当金属离子接触到病毒包膜（一层糖蛋白）时，包膜就会破裂，病毒也随之被破坏。

中国科学院金属研究所发现抗菌不锈钢所表现出的抗菌性能不仅与加入的金属元素的杀菌性能有关，抗菌元素在抗菌不锈钢表面的存在形式也同样非常重要，铜固溶在基体中是不够的，只有富铜相ε-Cu形成后材料才会使材料具有良好的抗菌性能。与此同时，研究发现含铜抗菌不锈钢还兼具良好的生物安全性和长效抗菌性能，这使得含铜抗菌不锈钢的研发得到迅速发展。

上个世纪末期，NISSHIN STEEL发明出杀菌性能的含铜不锈钢材料，此后研发并生产能够有效杀灭细菌且加工性能良好的一系列含铜不锈钢产品，即“NSSAM”系列不锈钢材料。本世纪初期，日本利用金属注射成型的工艺将粒度为μm级别的不锈钢与铜混合，通过添加粘结剂搀合造粒后，在特定气氛下进行烧结加工得到了性能良好的含铜抗菌不锈钢材料。在这之后，日本的其他科研团队以及公司均研发出其他种类的杀菌性能良好的含铜不锈钢产品。

我国含铜抗菌不锈钢的相关研究中，中国科学院金属研究所在2000年就成功制备出含铜的抗菌不锈钢，并对其进行一系列研究测试后，含铜抗菌不锈钢的研究得到逐步开展。在这之后，上海交通大学与上海宝钢技术中心联合又对含铜含氮不锈钢材料微观组织、抗菌性能进行了深入的研究，并结合热力学分析计算对其进行了解释，之后将这种材料投以生产。武汉科技大学利用金属蒸汽真空弧技术并调整工艺参数，成功得到不锈钢铜离子注入层，该材料能够有效杀灭试验用的典型微生物。生产方面，上海宝钢以及太钢等已经可以成功自主生产抗菌不锈钢产品，并成功投入商业化。

近期有报道称，香港大学工程学院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。经实验证明，6小时可杀灭99.99%的新冠病毒，标志我国新型含铜抑制病毒的不锈钢研究上了新台阶。

材料人的研究还在继续，部分研究还有待产业化，部分产业化的产品还有待降本。我国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，在医疗器械抗感染方面的应用最被看好，随技术的发展，最终实现在日常生活中的大规模应用，提高行业整体水平。