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铈合金对316L不锈钢抑菌能力的影响研究

期刊:Materials Science and Engineering CDOI:10.1016/j.msec.2012.09.012

在这篇论文中,名为“La合金添加对316L不锈钢抗菌性能的影响”的研究,作者J.P. Yuan,W. Li和C. Wang研究了添加La(镧)作为316L不锈钢中的合金元素对其抗菌性能,耐腐蚀性和加工性的影响。该项研究由中国的两个研究机构Jinan University和Jewelry Institute of Guangzhou Panyu Polytechnic共同完成,研究结果首次发表在2013年的《材料科学与工程C》期刊上。

研究团队首先在引言中解释了他们为何需要进行这项研究。原来,316L不锈钢被广泛用于流行饰品制造,但其本身并不具备抗菌能力,留有可能引发感染风险。在实地实验中,研究团队将板镧(La)添加到316L不锈钢中,然后通过显微观察、薄膜附着量测定细菌、电化学测量和机械实验探究了板锆改造的316L的抗菌能力、耐蚀性和可加工性。他们的实验对象包括金黄色葡萄球菌(Staphylococcus Aureus ATCC 25923)和大肠杆菌(Escherichia Coli DH5α)两种细菌。在观察样本时,他们也使用了电子显微镜扫描、X射线能谱分析等手段进行详细的检测。

接下来详细介绍一下具体实验步骤。原位添加镧是在真空电弧炉中制备的30wt.%的镧/铁主合金。然后采用316L不锈钢带和镧/铁合金制备测试样本,通过深入的测定,研究人员精确的算出了每个试样中的镧含量。之后,他们将试样进行了热锻造,并在1050摄氏度进行了30分钟的固溶处理。另外,科研团队也根据不同的测量方法,进行了阻抗区测试和薄膜粘附量测定抗菌的实验,以测试样品的抗菌效果。此外,研究人员通过使用电化学工作站进行电化学实验,以研究镧和微生物环境对腐蚀性的影响,从而得到了处理前后样品的极化曲线。

在实验结果的分析中,作者们发现,0.05 wt.%的镧添加能微弱提高316L不锈钢在人工汗液中的耐蚀性,而镧含量进一步增加,则会不断降低其耐蚀性。另外,0.05 wt.%镧的添加对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长具有一定的激励作用。然后,随着镧含量的增加,改良的316L呈现出抗菌效果,含镧量越高,抗菌性能越好。当含量接近0.42 wt.%时,灭菌率超过99%。但是,当镧含量超过0.19 wt.%时,316L的加工性会剧烈恶化。总的来说,当单独在316L中添加镧时,很难得到最佳的耐蚀性、抗菌性能和加工性的组合。作者们推断,添加大约0.15 wt.%的镧是一个最佳的折衷方案。

这篇研究的结果推动了我们对于通过添加镧以改善316L不锈钢抗菌能力的理解,帮助我们为实现抗菌工艺的共存和发展提供了新的方式。同时,它也提供了一种新的制造抗菌不锈钢的可能性,为世界各地针对类似问题的研究和制造工艺的改进提供了指导。

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