不锈钢是20世纪初金属材料领域最伟大的发明之一，自1912年由克虏伯公司开始工业化生产不锈钢至今已有100多年的历史。由于不锈钢表面可提供美感和清洁感，因而建筑材料、交通车辆、家用器具、厨房设备等表面也常用不锈钢装饰。随着其应用范围的日益扩大，人们对其表面色彩的要求也不断提高，使不锈钢逐渐向多样化、高档次及装饰性方面发展。在这样的背景下，彩色不锈钢应运而生。着色后的不锈钢不仅具有优良的装饰性，而且具有优良的耐磨、耐蚀、耐热、耐紫外线照射和良好机械加工的性能。因此，彩色不锈钢近年来广泛应用于宇航、海洋、核能工程、石油化工等方面，又广泛用于建筑材料、家庭器具、厨房设备、交通车辆等以表面装饰为主的用途上。

由于2002年的SARS、2015年的MERS病毒以及2019年的新型冠状病毒给全世界都带了极大危害和恐慌，人们对生活环境的清洁化及防病抗病的意识有了空前的提高，而预防此类事件发生的主要途径之一就是控制有害微生物的滋长，甚至将其杀灭。一种新型不锈钢－抗菌不锈钢开始进入大众的视野。抗菌不锈钢是一种被誉为具有跨时代意义的新型功能抗菌材料，与其他抗菌材料相比，具有不产生耐药性、广谱抗菌、抗菌时效长、无毒以及其制品美观、耐磨等优点，因而可以在以下方面得到最广泛的应用：

（1）制造各种医疗器械。与现有不锈钢医疗器械相比，它自身的抗菌特性使其更能够满足无菌的要求，减少需要经常和反复消毒处理的麻烦，保证器械在常规条件下的无菌状态。

（2）制造医疗单位使用的各种设施，如卫浴器具、餐饮器具、工作台面、洗涤设施等，以及病患人员出入场所的各种设施，如门把手、扶手、送饭车等，以有效防止病菌传播和交叉感染。

（3）制造各种制药机械和容器，以保证药品制作中的清洁环境。

（4）制造各种食品加工、贮存和运输设备，保证其无菌，防止“病从口入”。

（5）制造净水处理等清洁度要求高的设备。

（6）制造各种公共场所用品，如商场及公共汽车上的扶手、公共食堂的炊具餐具、旅店宾馆中的电梯及卫生洗浴设施等，防止病菌的扩散传播。

（7）制造洗衣机滚筒、电饭煲内胆、热水壶、饮水机内胆等家用电器配件，提高人们日常生活品质。

从1996年起，日本日新制钢公司首先在不锈钢中加入一定量的Cu，经过时效热处理后使得该材料具有显著的抗菌能力。2000年初，川崎钢铁公司又开发出含Ag系列抗菌不锈钢。由于成本和冶炼工艺的限制，含Ag系列抗菌不锈钢产品至今未能大批问世。我国对抗菌不锈钢材料的研究起步较晚，中科院金属所于2003年在国内率先完成奥氏体和铁素体两种类型抗菌不锈钢的研制和开发，经初步检验，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率达到99%。抗菌不锈钢经过十几年的发展，现在己经发展成为整体型和表面型两大体系。整体型抗菌不锈钢是指通过在现有不锈钢中添加抗菌金属元素并经过特殊处理而获得的具有抗菌能力的不锈钢。其特点是不锈钢的表面与内部均匀弥散分布着具有抗菌作用的抗菌相。根据所添加的金属元素种类的不同，合金型抗菌不锈钢可以分为含铜型和含银型两种抗菌不锈钢。抗菌不锈钢抗菌作用的发挥主要得益于铜离子和银离子的杀菌作用，铜离子的抗菌机理包括两个步骤：从材料表面洗脱下来的铜离子被吸收到细菌表面上；然后铜离子破坏细胞膜并巩固蛋白质的结构。银离子的抗菌作用在于银离子强烈吸引细菌中酶蛋白的巯基（SH-），并将它们迅速结合在一起，最终使得具有这个必不可少的SH-基团的酶失去活性，从而杀死细菌。

在实际应用中，抗菌不锈钢主要应用其表面的抗菌性能。根据使用特性，抗菌不锈钢表面的抗菌能力决定着其抗菌性能，分布在基体内部的抗菌相对整体抗菌效果没有任何影响。但目前应用范围最广的整体型抗菌不锈钢，在其基体内部同样分布着与表面含量相同的抗菌相，这便在一定程度上造成了抗菌离子的浪费，增加了生产制备成本。研究表面型抗菌不锈钢制备技术，不仅能够有效地减少抗菌离子的使用，还能更好地保留原有基体的性质。因此，表面型抗菌不锈钢较之合金型抗菌不锈钢具有更高的研究价值和实用价值。

目前研究较多的表面型抗菌不锈钢主要包含表面改性型和表面涂层型。表面改性抗菌不锈钢主要是以不锈钢为基体，在其表面渗入铜、银、锌等抗菌元素形成抗菌层。其中使用较为普遍的方法为渗铜剂法。该方法是将不锈钢作为基体置于渗铜剂与活化剂中，于较高的温度下恒温处理一定时间，渗铜剂中会分解出具有活性的铜离子，并在基体表面不停渗透，实现铜离子注入。在经过特定热处理过程后，不锈钢表面会有抗菌富铜相形成，使其获得优良的抗菌特性。这种方式也称为离子注入式，其制备的抗菌不锈钢具有长久的抗菌性，而且不存在磨损脱落等现实问题，同时能够保持基体的光洁性。但改方法在制备过程中所面临较大的问题是，当抗菌离子注入后，虽然能较大地提高抗菌性，但同时会影响不锈钢表层微观结构，往往引起基体耐腐蚀性的降低。而注入银离子的材料虽然能保持较高的耐腐蚀性，并且抗菌性更强。但银离子注入会极大地增加成本，给大量生产造成困难。

表面涂层型抗菌不锈钢是通常利用喷涂、复合镀、溶胶-凝胶、电化学氧化、电沉积扩散等方式，在普通不锈钢基体表面涂覆具有抗菌性的涂层。利用这种方法制备抗菌不锈钢具有快速杀菌、生产工艺简单等优势。其中，抗菌涂层的种类主要有两种：一种是利用如铜、银、锌等抗菌性较强的金属或其合金作为抗菌涂层；另一类则利用Ti和Zn等具有光催化性的氧化物作为抗菌涂层。利用抗菌性较强的金属元素以及其合金，在不锈钢基体表面制备抗菌性涂层的方法应用最早也最为广泛。然而这些方法都存在一定的问题：（1）抗菌涂层与基体的结合力问题；（2）制备工艺复杂，多数方法都需要进行后处理，例如电化学氧化法需要封孔处理、溶胶-凝胶法需要固化处理、电沉积扩散法需要热处理等；（3）这些提到的方法多数为化学方法，需要使用大量的原材料；（4）这些方法对环境存在一定的危害，尤其是废弃镀液的处理需要更多成本。

PVD方法作为一种绿色涂层技术，涂层的种类涉及金属、陶瓷、非金属、氧化物等各个方面。无论是铜、银、锌等抗菌性较强的金属或其合金涂层；还是Ti和Zn等具有光催化性的氧化物涂层均可以用PVD方法进行制备。一方面这些具有抗菌性的氧化物和金属本身就具有多彩的特点。另一方面沉积这些涂层所需要的原材料的量较其他方法低得多。因此采用PVD方法沉积具有抗菌性的多彩涂层在技术上是完全可行的，在成本上也有极大的优势，在政策上也符合国家推行的绿色发展理念。