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摘 要

不锈钢因物理性能良好，抗腐蚀性高。在各个行业广泛应用，如餐饮中的餐具、医疗相关的器械等。为了提高抗菌剂的抗菌性能，研究人员开发了具有抗菌性能的不锈钢。抗菌不锈钢的开发已成为当下最受关注的研究课题，应用前景广阔，有着深厚的科学意义。

本文主要研究制备抗菌不锈钢，制备出含有Ag 、Zn² 和TiO₂的含银液，将表面经FeCl₃和NaOH腐化的不锈钢浸入浸泡液中。制备出含有抗菌离子的不锈钢。通过对其表面结构特性进行表征发现，与普通不锈钢相比，所制得的抗菌不锈钢稳定性更强；通过对大肠杆菌的抑菌率以及持久性测试也成功的说明了对不锈钢表面抗菌改性的可行。本实验工艺简单成本低，更进一步促使抗菌不锈钢材料的发展与普及。

关键词：不锈钢；抗菌性；抗菌离子

Study on nano antibacterial coating on stainless steel surface

Abstract

Stainless steel due to good physical properties, high corrosion resistance. Widely used in various industries, such as tableware tableware, medical related equipment, etc.. In order to improve the antibacterial properties of antibacterial agents, the researchers developed a stainless steel with antibacterial properties. The development of antibacterial stainless steel has become the most popular research topic at present. It has broad application prospects and profound scientific significance.

In this paper, the preparation of antibacterial stainless steel, containing Ag , Zn² and TiO₂ containing silver solution, the surface of the stainless steel by FeCl₃ and NaOH immersion immersion solution. Stainless steel containing antibacterial ion was prepared. Through the characterization of surface structure properties, compared with ordinary stainless steel, the prepared antibacterial stainless steel is more stable; the inhibition rate of E. coli and the duration of the test also shows the success of stainless steel surface antibacterial modification is feasible. The process is simple and low cost, and further promote the development and popularization of antibacterial stainless steel materials.

Key words: stainless steel; antibacterial; antibacterial ion

目录

第一章 前言 6

1.1抗菌不锈钢的介绍 6

1.1.1抗菌原理 6

1.1.2抗菌不锈钢的特点 7

1.1.3产品关键问题 7

1.2抗菌不锈钢的类别 7

1.2.1复合抗菌不锈钢 7

1.2.2涂层不锈钢 7

1.2.3表面改性不锈钢 8

1.2.4合金型抗菌不锈钢 8

1.3课题意义与研究内容 9

1.3.1课题意义 9

1.3.2研究内容 9

第二章 抗菌不锈钢的制备与表征 10

2.1制备方法 10

2.1.1 样品与试剂 10

2.1.2 不锈钢的预处理 10

2.1.3含银液的浸泡 10

2.2表征测试 11

2.2.1扫描电镜（SEM） 11

2.2.2 X射线衍射（XRD） 11

2.2.3 电子能谱分析（EDX） 11

2.2.4 接触角测试 11

2.3 结果与分析 12

2.3.1扫描电镜（SEM）分析 12

2.3.2 X射线衍射（XRD）分析 13

2.3.3电子能谱分析（EDX）测试 13

2.3.4接触角测试分析 15

第三章 样品的抗菌及持久性能测试 16

3.1背景 16

3.2实验方案 16

3.2.1培养基的制备 16

3.2.2实验细菌的准备 16

3.2.3实验前的准备 16

3.2.4平板培养基法 16

3.3结果与讨论 17

3.4抗菌持久性实验 19

第四章 研究总结与展望 21

4.1研究总结 21

4.2后期工作展望 21

致谢 23

参考文献 24

第一章 前言

世界上有各种类型的微生物，在空气、土壤、河流还有其他地方都可以发现。细菌、病毒、真菌的行踪。绝大多数微生物对人类并无害处。但是，也有不少是具有危险性的。在适宜的环境中，微生物可以迅速繁殖。在这过程中不仅会破坏物质，造成难以预计的经济损失。而且还会导致病毒性疾病的传播，威胁人类的生命。在金属防腐方面，由于微生物的侵蚀等一系列作用对金属材料都会造成大量的破坏与损失。由此诞生了各种杀菌、灭菌材料。

抗菌材料很早以前就已出现。公元前，古埃及人用银片盖在伤口。这样即可防止细菌感染，促进伤口愈合。公元1600年，人类已学会对木料做防腐处理。在1893年，瑞士植物学家梅奇利^[1]发现金属对微生物有微动作用。杀灭藻类的银离子只需要0.01μg/L。进入20世纪后，人民研发出了各种类型的抗菌剂，并投入到了生产应用。然而，杀菌剂过多地使用，易使细菌会逐渐适应，并逐渐产生抗性与耐药性。对自然环境产生副作用，破坏环境。也就是说杀菌剂最多抑制细菌的生长，并不能从根本上消灭细菌根源,所以杀菌剂并不能作为主流抗菌材料。开发金属材料需要向给予材料本身以抗菌功能的目标转变^[2]。

目前，不锈钢的出现为抗菌材料提供了很好的依据凭借其优良的性能，广泛应用于工业领域，在食品、医疗等方面也应用广泛。近年来，食品加工业和医疗服务业都非常重视抗菌不锈钢的应用。就连普通家庭中成员的卫生防菌意识也日益提升。世界抗菌制品的市场对不锈钢的需求日益增高，呼声越来越强烈。因此，开发抗菌不锈钢或可防止微生物腐蚀的抗菌金属材料，已成为一个新的研究课题。

1.1抗菌不锈钢的介绍

1.1.1抗菌原理

大部分金属离子都具有很强的灭菌力，对人和动物的健康安全的金属原子或其离子的抗菌性能优良次序为^[3]：A g gt;Co² ≥Ni² ≥Al³ ≥Zn² ≥Cu² =Fe³ gt;Mn² ≥Sn² ≥Ba² ≥Mg² ≥Ca² 。把上述元素加入基体金属中，但即使这样做金属材料不一定就有抗菌效果。要使其具有抗菌效果，首先要让抗菌元素达到一定的比例。此外，还必须进行热处理或其它特殊工艺处理。抗菌金属元素形成抗菌相，保持稳定，均匀但又分散地分布。并且富含抗菌元素并达到一定数量。抗菌相暴露在金属表面后，金属元素会溶于水中，形成水合离子。最后与细菌蛋白结合，使蛋白质变性、失活。细菌失去赖以生存的条件，也就走向死亡。这就达到了使抗菌元素杀灭细菌的效果。

1.1.2抗菌不锈钢的特点

抗菌不锈钢优点如下：

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