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開發抗菌抗病毒材料對于挽救生命、降低經濟損失等具有重要意義。在此，研究人員通過往高熵合金中添加Cu元素，制備了具有優異抗病毒效果的CuFeCrCoNi和Al0.4CuFeCrCoNi含銅高熵合金。經測試，其分別對典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超過99.99%的抗病毒能力（J. Mater. Sci. Technol. 84 （2021） 59?64，文末附全文下載）。經7天孵育測試，Al0.4CuFeCrCoNi含銅高熵合金對典型的革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌Pseudomonas aeruginosa和典型的革蘭氏陽性菌越南芽孢桿菌Bacillus vietnamensis具有超過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）在全球范圍內的爆發已導致超過1.2億的感染病例，其中包括超過276萬的死亡病例。此前，2002年爆發的SARS和2012年爆發的中東呼吸綜合征MERS均由冠狀病毒引起，并嚴重危害了數個國家的公民健康和經濟發展。全球化進程的持續廣泛深入提高了傳染性病毒在全球范圍內的快速傳播的風險。同時，未知病毒的出現和病毒自身的高突變率挑戰著抗病毒產品的開發。與此同時，由微生物導致的金屬腐蝕、病原感染等問題同樣威脅經濟安全與人類健康。因此，開發無差別的廣譜抗菌抗病毒策略對于保護人類社會具有重要的現實意義。

銅元素應用于抗微生物方面具有很長的研究歷史，并已證實在合金中合理添加銅元素生物安全，并對很多微生物具有無選擇的殺滅效果。然而，傳統材料（如不銹鋼、鈦合金等）中添加銅元素會破壞其微觀織構，并影響材料的機械性能和耐蝕性，從而限制了銅元素的添加量。近來，研究人員提出了高熵合金的概念，具體通過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，將開發出一系列兼具多種優良性質的抗菌抗病毒金屬材料。

本文亮點

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

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

3. 通過往含銅高熵合金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械性能和耐蝕性；

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

5. Al0.4CuFeCrCoNi對典型的革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌和典型的革蘭氏陽性菌越南芽孢桿菌都具有超過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高熵合金對不同病毒的抗病毒能力測試：（a）H1N1流感病毒；（b）腺病毒71。

圖3 電化學測試兩種抗病毒高熵合金的耐蝕性能：（a）電化學阻抗值（Rp）；（b）動電位極化曲線。

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

圖5 含銅高熵合金的抗菌機制（a），耐蝕性測試（b）和屈服強度比較（c）。

總結與展望

通過制備含銅高熵合金，我們開發了一種全新的抗菌抗病毒材料的設計思路。設計合成的含銅高熵合金對不同的典型革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌P. aeruginosa和典型的革蘭氏陽性菌越南芽孢桿菌B. vietnamensis具有超過99.99%的抗菌性能；同時該系列含銅高熵合金同時對典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超過99.99%的抗病毒能力，體現出優異的抗菌抗病毒效果。鑒于高熵合金的巨大設計空間，基于該研究可進一步開發出其它具有優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