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開(kāi)發(fā)抗菌抗病毒材料對(duì)于挽救生命、降低經(jīng)濟(jì)損失等具有重要意義。在此，研究人員通過(guò)往高熵合金中添加Cu元素，制備了具有優(yōu)異抗病毒效果的CuFeCrCoNi和Al0.4CuFeCrCoNi含銅高熵合金。經(jīng)測(cè)試，其分別對(duì)典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超過(guò)99.99%的抗病毒能力（J. Mater. Sci. Technol. 84 （2021） 59?64，文末附全文下載）。經(jīng)7天孵育測(cè)試，Al0.4CuFeCrCoNi含銅高熵合金對(duì)典型的革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌Pseudomonas aeruginosa和典型的革蘭氏陽(yáng)性菌越南芽孢桿菌Bacillus vietnamensis具有超過(guò)99.99%的抗菌性能（J. Mater. Sci. Technol. 46 （2020） 201?210，文末附全文下載）。

背景介紹

截止目前（2021-03-29），新冠病毒（COVID-19）在全球范圍內(nèi)的爆發(fā)已導(dǎo)致超過(guò)1.2億的感染病例，其中包括超過(guò)276萬(wàn)的死亡病例。此前，2002年爆發(fā)的SARS和2012年爆發(fā)的中東呼吸綜合征MERS均由冠狀病毒引起，并嚴(yán)重危害了數(shù)個(gè)國(guó)家的公民健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。全球化進(jìn)程的持續(xù)廣泛深入提高了傳染性病毒在全球范圍內(nèi)的快速傳播的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，未知病毒的出現(xiàn)和病毒自身的高突變率挑戰(zhàn)著抗病毒產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。與此同時(shí)，由微生物導(dǎo)致的金屬腐蝕、病原感染等問(wèn)題同樣威脅經(jīng)濟(jì)安全與人類健康。因此，開(kāi)發(fā)無(wú)差別的廣譜抗菌抗病毒策略對(duì)于保護(hù)人類社會(huì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

銅元素應(yīng)用于抗微生物方面具有很長(zhǎng)的研究歷史，并已證實(shí)在合金中合理添加銅元素生物安全，并對(duì)很多微生物具有無(wú)選擇的殺滅效果。然而，傳統(tǒng)材料（如不銹鋼、鈦合金等）中添加銅元素會(huì)破壞其微觀織構(gòu)，并影響材料的機(jī)械性能和耐蝕性，從而限制了銅元素的添加量。近來(lái)，研究人員提出了高熵合金的概念，具體通過(guò)將多種元素等原子比添加，制備了具有各種特殊性能的新型材料。如能將銅元素作為一種基礎(chǔ)元素添加到高熵合金中，充分利用銅元素的抗微生物性能，將開(kāi)發(fā)出一系列兼具多種優(yōu)良性質(zhì)的抗菌抗病毒金屬材料。

本文亮點(diǎn)

1. 基于具有優(yōu)良機(jī)械性能的CrCoNi合金，添加Cu和Fe元素制備了具有優(yōu)異抗病毒效果的五元含銅高熵合金CuFeCrCoNi；

2. CuFeCrCoNi對(duì)典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超過(guò)99.99%的抗病毒能力；

3. 通過(guò)往含銅高熵合金CuFeCrCoNi中添加一定量的鋁元素，制備的Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金提升了其機(jī)械性能和耐蝕性；

4. 同樣，Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金對(duì)典型的H1N1流感病毒和腺病毒71也都具有超過(guò)99.99%的抗病毒能力；

5. Al0.4CuFeCrCoNi對(duì)典型的革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌和典型的革蘭氏陽(yáng)性菌越南芽孢桿菌都具有超過(guò)99.99%的抗菌性能。

圖文解析

圖1 CuFeCrCoNi材料性能表征：（a）XRD分析；（b）電子探針顯微照片；（c）元素分布圖；（d）工程抗壓曲線。

圖2 CuFeCrCoNi高熵合金對(duì)不同病毒的抗病毒能力測(cè)試：（a）H1N1流感病毒；（b）腺病毒71。

圖3 電化學(xué)測(cè)試兩種抗病毒高熵合金的耐蝕性能：（a）電化學(xué)阻抗值（Rp）；（b）動(dòng)電位極化曲線。

圖4 Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金對(duì)不同病毒的抗病毒能力測(cè)試：（a）H1N1流感病毒；（b）腺病毒71。

圖5 含銅高熵合金的抗菌機(jī)制（a），耐蝕性測(cè)試（b）和屈服強(qiáng)度比較（c）。

總結(jié)與展望

通過(guò)制備含銅高熵合金，我們開(kāi)發(fā)了一種全新的抗菌抗病毒材料的設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)合成的含銅高熵合金對(duì)不同的典型革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌P. aeruginosa和典型的革蘭氏陽(yáng)性菌越南芽孢桿菌B. vietnamensis具有超過(guò)99.99%的抗菌性能；同時(shí)該系列含銅高熵合金同時(shí)對(duì)典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超過(guò)99.99%的抗病毒能力，體現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌抗病毒效果。鑒于高熵合金的巨大設(shè)計(jì)空間，基于該研究可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出其它具有優(yōu)良性能的抗菌抗病毒高熵合金材料。

JMST

Cu-bearing high-entropy alloys with excellent antiviral properties

Zhong Li, Dongxu Qiao, Yan Xu, Enze Zhou, Chuntian Yang, Xinyi Yuan, Yiping Lu, Ji-Dong Gu, Sand Wolfgang, DakeXu, Fuhui Wang

J. Mater. Sci. Technol. 84 （2021） 59-64

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.12.027

JMST

A novel Cu-bearing high-entropy alloy with significant antibacterial behavior against corrosive marine biofilms

Enze Zhou, Dongxu Qiao, Yi Yang, Dake Xu, Yiping Lu, Jianjun Wang, Jessica A. Smith, Huabing Li, Hongliang Zhao, Peter K. Liaw, Fuhui Wang

J. Mater. Sci. Technol. 46  （2020） 201-210

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.01.039