不銹鋼是20世紀(jì)初金屬材料領(lǐng)域最偉大的發(fā)明之一，自1912年由克虜伯公司開始工業(yè)化生產(chǎn)不銹鋼至今已有100多年的歷史。由于不銹鋼表面可提供美感和清潔感，因而建筑材料、交通車輛、家用器具、廚房設(shè)備等表面也常用不銹鋼裝飾。隨著其應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，人們對(duì)其表面色彩的要求也不斷提高，使不銹鋼逐漸向多樣化、高檔次及裝飾性方面發(fā)展。在這樣的背景下，彩色不銹鋼應(yīng)運(yùn)而生。著色后的不銹鋼不僅具有優(yōu)良的裝飾性，而且具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕、耐熱、耐紫外線照射和良好機(jī)械加工的性能。因此，彩色不銹鋼近年來廣泛應(yīng)用于宇航、海洋、核能工程、石油化工等方面，又廣泛用于建筑材料、家庭器具、廚房設(shè)備、交通車輛等以表面裝飾為主的用途上。

由于2002年的SARS、2015年的MERS病毒以及2019年的新型冠狀病毒給全世界都帶了極大危害和恐慌，人們對(duì)生活環(huán)境的清潔化及防病抗病的意識(shí)有了空前的提高，而預(yù)防此類事件發(fā)生的主要途徑之一就是控制有害微生物的滋長，甚至將其殺滅。一種新型不銹鋼－抗菌不銹鋼開始進(jìn)入大眾的視野?？咕讳P鋼是一種被譽(yù)為具有跨時(shí)代意義的新型功能抗菌材料，與其他抗菌材料相比，具有不產(chǎn)生耐藥性、廣譜抗菌、抗菌時(shí)效長、無毒以及其制品美觀、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，因而可以在以下方面得到最廣泛的應(yīng)用：

（1）制造各種醫(yī)療器械。與現(xiàn)有不銹鋼醫(yī)療器械相比，它自身的抗菌特性使其更能夠滿足無菌的要求，減少需要經(jīng)常和反復(fù)消毒處理的麻煩，保證器械在常規(guī)條件下的無菌狀態(tài)。

（2）制造醫(yī)療單位使用的各種設(shè)施，如衛(wèi)浴器具、餐飲器具、工作臺(tái)面、洗滌設(shè)施等，以及病患人員出入場所的各種設(shè)施，如門把手、扶手、送飯車等，以有效防止病菌傳播和交叉感染。

（3）制造各種制藥機(jī)械和容器，以保證藥品制作中的清潔環(huán)境。

（4）制造各種食品加工、貯存和運(yùn)輸設(shè)備，保證其無菌，防止“病從口入”。

（5）制造凈水處理等清潔度要求高的設(shè)備。

（6）制造各種公共場所用品，如商場及公共汽車上的扶手、公共食堂的炊具餐具、旅店賓館中的電梯及衛(wèi)生洗浴設(shè)施等，防止病菌的擴(kuò)散傳播。

（7）制造洗衣機(jī)滾筒、電飯煲內(nèi)膽、熱水壺、飲水機(jī)內(nèi)膽等家用電器配件，提高人們?nèi)粘Ｉ钇焚|(zhì)。

從1996年起，日本日新制鋼公司首先在不銹鋼中加入一定量的Cu，經(jīng)過時(shí)效熱處理后使得該材料具有顯著的抗菌能力。2000年初，川崎鋼鐵公司又開發(fā)出含Ag系列抗菌不銹鋼。由于成本和冶煉工藝的限制，含Ag系列抗菌不銹鋼產(chǎn)品至今未能大批問世。我國對(duì)抗菌不銹鋼材料的研究起步較晚，中科院金屬所于2003年在國內(nèi)率先完成奧氏體和鐵素體兩種類型抗菌不銹鋼的研制和開發(fā)，經(jīng)初步檢驗(yàn)，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺滅率達(dá)到99%?？咕讳P鋼經(jīng)過十幾年的發(fā)展，現(xiàn)在己經(jīng)發(fā)展成為整體型和表面型兩大體系。整體型抗菌不銹鋼是指通過在現(xiàn)有不銹鋼中添加抗菌金屬元素并經(jīng)過特殊處理而獲得的具有抗菌能力的不銹鋼。其特點(diǎn)是不銹鋼的表面與內(nèi)部均勻彌散分布著具有抗菌作用的抗菌相。根據(jù)所添加的金屬元素種類的不同，合金型抗菌不銹鋼可以分為含銅型和含銀型兩種抗菌不銹鋼?？咕讳P鋼抗菌作用的發(fā)揮主要得益于銅離子和銀離子的殺菌作用，銅離子的抗菌機(jī)理包括兩個(gè)步驟：從材料表面洗脫下來的銅離子被吸收到細(xì)菌表面上；然后銅離子破壞細(xì)胞膜并鞏固蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。銀離子的抗菌作用在于銀離子強(qiáng)烈吸引細(xì)菌中酶蛋白的巰基（SH-），并將它們迅速結(jié)合在一起，最終使得具有這個(gè)必不可少的SH-基團(tuán)的酶失去活性，從而殺死細(xì)菌。

在實(shí)際應(yīng)用中，抗菌不銹鋼主要應(yīng)用其表面的抗菌性能。根據(jù)使用特性，抗菌不銹鋼表面的抗菌能力決定著其抗菌性能，分布在基體內(nèi)部的抗菌相對(duì)整體抗菌效果沒有任何影響。但目前應(yīng)用范圍最廣的整體型抗菌不銹鋼，在其基體內(nèi)部同樣分布著與表面含量相同的抗菌相，這便在一定程度上造成了抗菌離子的浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)制備成本。研究表面型抗菌不銹鋼制備技術(shù)，不僅能夠有效地減少抗菌離子的使用，還能更好地保留原有基體的性質(zhì)。因此，表面型抗菌不銹鋼較之合金型抗菌不銹鋼具有更高的研究價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

目前研究較多的表面型抗菌不銹鋼主要包含表面改性型和表面涂層型。表面改性抗菌不銹鋼主要是以不銹鋼為基體，在其表面滲入銅、銀、鋅等抗菌元素形成抗菌層。其中使用較為普遍的方法為滲銅劑法。該方法是將不銹鋼作為基體置于滲銅劑與活化劑中，于較高的溫度下恒溫處理一定時(shí)間，滲銅劑中會(huì)分解出具有活性的銅離子，并在基體表面不停滲透，實(shí)現(xiàn)銅離子注入。在經(jīng)過特定熱處理過程后，不銹鋼表面會(huì)有抗菌富銅相形成，使其獲得優(yōu)良的抗菌特性。這種方式也稱為離子注入式，其制備的抗菌不銹鋼具有長久的抗菌性，而且不存在磨損脫落等現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)能夠保持基體的光潔性。但改方法在制備過程中所面臨較大的問題是，當(dāng)抗菌離子注入后，雖然能較大地提高抗菌性，但同時(shí)會(huì)影響不銹鋼表層微觀結(jié)構(gòu)，往往引起基體耐腐蝕性的降低。而注入銀離子的材料雖然能保持較高的耐腐蝕性，并且抗菌性更強(qiáng)。但銀離子注入會(huì)極大地增加成本，給大量生產(chǎn)造成困難。

表面涂層型抗菌不銹鋼是通常利用噴涂、復(fù)合鍍、溶膠-凝膠、電化學(xué)氧化、電沉積擴(kuò)散等方式，在普通不銹鋼基體表面涂覆具有抗菌性的涂層。利用這種方法制備抗菌不銹鋼具有快速殺菌、生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)勢。其中，抗菌涂層的種類主要有兩種：一種是利用如銅、銀、鋅等抗菌性較強(qiáng)的金屬或其合金作為抗菌涂層；另一類則利用Ti和Zn等具有光催化性的氧化物作為抗菌涂層。利用抗菌性較強(qiáng)的金屬元素以及其合金，在不銹鋼基體表面制備抗菌性涂層的方法應(yīng)用最早也最為廣泛。然而這些方法都存在一定的問題：（1）抗菌涂層與基體的結(jié)合力問題；（2）制備工藝復(fù)雜，多數(shù)方法都需要進(jìn)行后處理，例如電化學(xué)氧化法需要封孔處理、溶膠-凝膠法需要固化處理、電沉積擴(kuò)散法需要熱處理等；（3）這些提到的方法多數(shù)為化學(xué)方法，需要使用大量的原材料；（4）這些方法對(duì)環(huán)境存在一定的危害，尤其是廢棄鍍液的處理需要更多成本。

PVD方法作為一種綠色涂層技術(shù)，涂層的種類涉及金屬、陶瓷、非金屬、氧化物等各個(gè)方面。無論是銅、銀、鋅等抗菌性較強(qiáng)的金屬或其合金涂層；還是Ti和Zn等具有光催化性的氧化物涂層均可以用PVD方法進(jìn)行制備。一方面這些具有抗菌性的氧化物和金屬本身就具有多彩的特點(diǎn)。另一方面沉積這些涂層所需要的原材料的量較其他方法低得多。因此采用PVD方法沉積具有抗菌性的多彩涂層在技術(shù)上是完全可行的，在成本上也有極大的優(yōu)勢，在政策上也符合國家推行的綠色發(fā)展理念。