1 抗菌铜合金的应用需求及其意义

　　1.1 应用需求

　　1.1.1 空气循环与净化

　　家用空调已经成为人们生活中必不可少的电器。空调的室内换热器表面的温度通常为20℃左右，是细菌、螨虫等微生物活动的理想场所，当空调工作时，换热器上的细菌、螨虫等有害微生物将通过空调风机吹到室内空气中，导致室内受到细菌等有害微生物的污染，从而危害人体健康。

　　新兴高层建筑均属于封闭性建筑，通过中央空调调节室内的空气环境。长时间在中央空调环境中工作和生活的人，容易出现不良建筑综合症，又称“空调病”。中央空调空气管道系统及终端空气交换系统的温度保持在20℃左右，是细菌、霉菌、病毒等微生物的理想活动场所，空气传输管道系统及终端空气交换系统中的有害微生物是引起“空调病”的主要原因。

　　为了净化室内空气、解决空调内滋生的有害微生物对健康的影响，“抗菌空调”的概念逐步被人们接纳，其抗菌作用越来越得到重视并在净化室内空气中得到体现。抗菌空调之所以能杀菌，主要是由于其关键部件——换热器——采用抗菌铜合金制造。随着人们对高品质生活的进一步追求，抗菌铜合金在空气循环与净化设备中的使用将会越来越广泛。

　　1.1.2 液体循环及净化

　　随着人们生活水平提高，桶装水的饮用日益普及。2010年，我国的饮水机产量达到创纪录的3亿台，与此同时，饮水机本身对水质的“二次污染”问题也日益突出。饮水机对饮用水的二次污染与其结构密切相关，普通饮水机有一个储水胆和一个加热胆，冰水机有一个冷水胆和加热胆。饮水机通过聪明芯把水导入加热胆或制冷胆，现有饮水机的制冷胆与加热胆采用普通不锈钢制作，自每次放水时，空气通过透气孔进入水桶中，从而导致空气中的细菌、霉菌等微生物进入饮用水中，饮用水中的细菌、霉菌等微生物大量繁殖并粘附在饮水机制冷胆、加热胆、水龙头等处，这些经过“二次污染”的水对人体健康产生极大的危害。

　　为了杜绝饮水机对饮用水的二次污染，采用具有抗菌能力的抗菌铜合金制作饮水机的制冷胆、加热胆及水龙头成为饮水机制造企业的紧迫课题。随着高档饮水机所占比例的逐年上升，抗菌铜合金在饮水机制造行业的适用比例会呈几何级数的增长，饮水机中的不锈钢、塑料等材料将逐步被抗菌铜合金取代。

　　1.1.3 人类活动的接触环境净化

　　2003年全人类抗击“非典型肺炎”的场景令人记忆犹新，“非典型肺炎”对人类的危害令我们心有余悸。公共场所尤其是医院成为了“非典型肺炎”的传播源，为了减少公共场所等传播源对“非典型肺炎”的传播，公共管理机关采用专人专责的方式对医院、车站、机场等公共场所进行了24小时消毒处理，对公共场所的金属护栏、扶手等人们常接触的地方喷洒消毒水进行消毒处理，降低“非典型肺炎”病毒的传播渠道。

　　医院作为特殊的公共场所，一直是各种细菌、病菌的源头及传播基地，为了避免病人在医院受到细菌、真菌、病毒的“二次污染”，医院每天都要安排专人对病床、扶手、门把手等人们常接触的地方进行消毒处理。

　　车站、机场、医院等公共场所的扶手、护栏、门把等人们常接触的地方基本采用铁、不锈钢等材料制作，这些材料的抗菌性能微不足道。随着公共管理机关对公共场所疾病传播重视程度的进一步提高，将逐步采用抗菌铜合金制作公共场所人们常接触的护栏、隔离栏、扶手、门把手以降低细菌、霉菌、病毒等微生物的传播，大量采用抗菌铜合金制作公共场所的物件，公共场所的环境也将得到极大程度的净化。

　　1.2 实际意义

　　1.2.1 提高日常生活的质量

　　采用抗菌铜合金制造家用空调的换热器、中央空调的通风管道及换热系统、饮水机内胆等，由于抗菌铜合金具有抗菌、杀菌的功能，可大大降低空调与饮水机中的细菌、霉菌、真菌、病毒等微生物，减少空调、饮水机等家用、生活电器对人体健康的影响，从而提高人们的日常生活质量。

　　1.2.2在特殊环境下满足安全的需求

　　医院是病毒、细菌等微生物的发源地及传播基地，医院的二次污染可能导致病人增加疾病，在医院中大量使用抗菌铜合金制造医疗器械可防止病人受到医院的二次污染，降低患病因素、减少病毒传播途径。

　　2 抗菌铜合金材料的研究现状与发展趋势

　　铜是一种天然的金属元素，早在1893年，瑞士著名植物学家内格里发现，掺有微量铜的水具有惊人的杀菌作用，也被称为微量作用：只要使用微量的铜就能杀灭水中微生物和藻类水生生物。内格里发现了只要千分之一的铜离子就杀死青藻的作用。

　　2008年3月，美国环境保护署(EPA)确认了铜及铜合金能够杀灭有害的和可能致命的病菌，铜和铜合金是唯一获得美国环境保护署(EPA)认证的金属抑菌材料。

　　铜的微量作用及其表现的杀菌、抑菌作用使大多数产品发挥实用性的效果，水管用净水器、沐浴碰头，高纯铜锌合金在水处理中已经得到了广泛应用，已开发出空调翅片等新型过滤网，在空调系统中的过滤网、制冷器、加热(湿)器、冷凝水盘也正在使用具有抗菌作用的铜及铜合金。

　　具有抗菌性能的铜及铜合金，在日本、英国等西方发达国家也得到了广泛地应用。工业化大生产排放的污水，使得河流、湖泊以及海岸的水质恶化，温度上升。生活垃圾的排放也使得水富营养化。日本茨城县霞浦在1992年开始了长达7年的对于没有下水道的约14万户居民进行铜制排水网的排布工作，以防止厨房产生的生活污水对水质造成污染。英国应用微生物研究中心的一项研究表明，使用抗菌铜合金水管可以对饮用水中的一些致病生物体，尤其是大肠杆菌具有抑制作用，99%以上水中细菌在进入通管道5小时候自行消失。日本卫生机构向日本政府建议：为保护公共卫生环境，在医院、商场、机场、车站这样的公共场所应该大力提倡使用抗菌铜合金门把手、扶手。

　　具有抗菌性能铜合金在货币上也将得到广泛应用。日本科学家通过对纸币和硬币(银币、铜币、镍币)进行检查后发现，银币和铜币检出细菌很少。东京市立卫生研究所对钱币中铜的微量进行了相关试验，首先在冷冻培养皿的表面涂上抗寒病菌，然后将10元铜币、5元黄铜币、1元的铝币、1元的纸币分别放入器皿中。经过24小时候将它们取出放在显微镜下观察计数检出细菌量，结果表明10元铜币、5元黄铜币上的伤寒病菌检出较少，1元的铝制币上的伤寒病菌有明显的繁殖，纸币上的细菌更多。

　　铜的杀菌作用一直以来就被医疗机构所重视和应用。铜及铜合金有利于保持用具的卫生、清洁，在医院的医疗器械上有很多铜和黄铜器具使用的实例，如在临床上广泛使用的压舌条、避孕器具、导尿管、消毒盆等等。这类应用能使铜的作用得到充分的发挥。

　　国内在抗菌铜合金材料的研究与应用方面在进行不断的尝试。例如，2009年，宁波博威集团有限公司研发中心对抗菌铜合金进行立项研究，并组建抗菌铜合金研究项目组，由国内知名的金属材料专家组成研发队伍，目前已取得系列创新性研究成果，部分成果已申报国家发明专利。博威集团抗菌合金的化学成分如表1所示：

 

　　以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌等常见的细菌为抗菌性能检测对象，表2列出博威集团研发的六种不同成分抗菌铜合金的抗菌性能对比情况，其中7号是普通紫铜的抗菌性能。从表2可知，博威集团抗菌铜合金的抗菌性能全部优于普通紫铜的抗菌性能。

 

　　总之，随着合金成分优化、抗菌机理研究及应用领域开拓的进一步深入，国内对抗菌铜合金的研究将取得更大的原创性成果。

　　(作者单位：宁波博威集团有限公司)