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开发抗菌抗病毒材料对于挽救生命、降低经济损失等具有重要意义。在此，研究人员通过往高熵合金中添加Cu元素，制备了具有优异抗病毒效果的CuFeCrCoNi和Al0.4CuFeCrCoNi含铜高熵合金。经测试，其分别对典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超过99.99%的抗病毒能力（J. Mater. Sci. Technol. 84 （2021） 59?64，文末附全文下载）。经7天孵育测试，Al0.4CuFeCrCoNi含铜高熵合金对典型的革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa和典型的革兰氏阳性菌越南芽孢杆菌Bacillus vietnamensis具有超过99.99%的抗菌性能（J. Mater. Sci. Technol. 46 （2020） 201?210，文末附全文下载）。

背景介绍

截止目前（2021-03-29），新冠病毒（COVID-19）在全球范围内的爆发已导致超过1.2亿的感染病例，其中包括超过276万的死亡病例。此前，2002年爆发的SARS和2012年爆发的中东呼吸综合征MERS均由冠状病毒引起，并严重危害了数个国家的公民健康和经济发展。全球化进程的持续广泛深入提高了传染性病毒在全球范围内的快速传播的风险。同时，未知病毒的出现和病毒自身的高突变率挑战着抗病毒产品的开发。与此同时，由微生物导致的金属腐蚀、病原感染等问题同样威胁经济安全与人类健康。因此，开发无差别的广谱抗菌抗病毒策略对于保护人类社会具有重要的现实意义。

铜元素应用于抗微生物方面具有很长的研究历史，并已证实在合金中合理添加铜元素生物安全，并对很多微生物具有无选择的杀灭效果。然而，传统材料（如不锈钢、钛合金等）中添加铜元素会破坏其微观织构，并影响材料的机械性能和耐蚀性，从而限制了铜元素的添加量。近来，研究人员提出了高熵合金的概念，具体通过将多种元素等原子比添加，制备了具有各种特殊性能的新型材料。如能将铜元素作为一种基础元素添加到高熵合金中，充分利用铜元素的抗微生物性能，将开发出一系列兼具多种优良性质的抗菌抗病毒金属材料。

本文亮点

1. 基于具有优良机械性能的CrCoNi合金，添加Cu和Fe元素制备了具有优异抗病毒效果的五元含铜高熵合金CuFeCrCoNi；

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

3. 通过往含铜高熵合金CuFeCrCoNi中添加一定量的铝元素，制备的Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金提升了其机械性能和耐蚀性；

4. 同样，Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金对典型的H1N1流感病毒和腺病毒71也都具有超过99.99%的抗病毒能力；

5. Al0.4CuFeCrCoNi对典型的革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌和典型的革兰氏阳性菌越南芽孢杆菌都具有超过99.99%的抗菌性能。

图文解析

图1 CuFeCrCoNi材料性能表征：（a）XRD分析；（b）电子探针显微照片；（c）元素分布图；（d）工程抗压曲线。

图2 CuFeCrCoNi高熵合金对不同病毒的抗病毒能力测试：（a）H1N1流感病毒；（b）腺病毒71。

图3 电化学测试两种抗病毒高熵合金的耐蚀性能：（a）电化学阻抗值（Rp）；（b）动电位极化曲线。

图4 Al0.4CuFeCrCoNi高熵合金对不同病毒的抗病毒能力测试：（a）H1N1流感病毒；（b）腺病毒71。

图5 含铜高熵合金的抗菌机制（a），耐蚀性测试（b）和屈服强度比较（c）。

总结与展望

通过制备含铜高熵合金，我们开发了一种全新的抗菌抗病毒材料的设计思路。设计合成的含铜高熵合金对不同的典型革兰氏阴性菌铜绿假单胞菌P. aeruginosa和典型的革兰氏阳性菌越南芽孢杆菌B. vietnamensis具有超过99.99%的抗菌性能；同时该系列含铜高熵合金同时对典型的H1N1流感病毒和腺病毒71都具有超过99.99%的抗病毒能力，体现出优异的抗菌抗病毒效果。鉴于高熵合金的巨大设计空间，基于该研究可进一步开发出其它具有优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