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 。 杨珂向采访人员介绍道 ， 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 。
 
【病毒效果|新型不锈钢6小时杀灭99.99%的新冠病毒 含铜不锈钢从抗菌向抗病毒迈进】 

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