又到了秋冬交替,街上人們亂穿衣的季節。太陽曬在身上時感覺太熱,剛脫了衣服又開始打冷戰,一不小心就會生病。
伴隨著工位同事此起彼伏的咳嗽和擤鼻涕聲,“多喝熱水”不再是一句不走心的虛假安慰,而成了這個季節最實用的建議。
加冰的咖啡奶茶也逐漸從你的桌上消失,翻出去年買的保溫杯,你打算泡杯熱茶讓身體暖和起來。
然而剛打開杯蓋,你就看到杯壁上有好幾個銹點,還散發著不知道從哪里冒出來的奇怪味道。
無奈之下你打開購物軟件,卻被304、316、陶瓷、玻璃、不銹鋼一大堆名詞的排列組合搞得暈頭轉向。
想選一個好用的保溫杯,怎么就這么難?
對于喜歡背著保溫杯出行,想隨時隨地都能喝上熱水的人們來說,第一個顧慮,是杯子裝滿后實在太重了。
小一點的保溫杯容量為300ml左右,和電腦平板裝在一起還勉強可以承受。但有些人購買的1000ml超大杯,就成了肩膀不能承受之重。
其實,保溫杯自己的黑科技——鈦金屬,能夠很大程度解決這個問題。
市面上常見的用于制作保溫杯的不銹鋼,密度為為7.70-7.90g/cm3。而鈦金屬的密度,僅僅只有4.506g/cm3[1][2],比不銹鋼輕約40%。
鈦不僅輕,還具有更強大的負載效率。這就意味著在保持較輕重量的同時,也非常堅固耐用[2]。
除了重量的問題,很多消費者花了大價錢買的保溫杯沒用幾天就會出現生銹的情況,更不敢用它盛裝入口的飲品。想要退貨,卻發現已經過了期限,只能自認倒霉。
根據食品安全國家標準,用于制作食具容器的主體部分應該使用奧氏體不銹鋼等材料,其中鉻、鎳、鉛等金屬含量也有嚴格的規定指標[3]。
以常見的304不銹鋼為例,其中有約18%的鉻,碳含量的上限為0.08%;而價格更高的316不銹鋼,因為含有2%的鉬,有助于抵抗氯化物引起的腐蝕[4]。
猶他大學的冶金工程師表示,鉻、碳、鐵、鎳等在與水和空氣中的氧氣發生反應時,能夠形成一層由金屬氧化物和氫氧化物等腐蝕產物組成的穩定薄膜,作為屏障限制氧氣和水進入下層的金屬表面[5]。
但這層薄膜并不是“無堅不摧”的。在受到氯離子的侵蝕時,不銹鋼表面的鈍化層可能會被破壞,導致下層金屬形成點蝕;如果在非常緊密的縫隙中缺乏氧氣,不銹鋼表面鈍化層形成條件不足,也很有可能會導致其發生縫隙腐蝕[6]。這也是為什么長久不用的保溫杯“重見天日”時,會出現生銹的情況。
根據大英百科全書的內容,鈦表面的氧化膜極為穩定,即使在海水中暴露超過三年,也不會有明顯的腐蝕現象。正因如此,它才能夠被用于制造飛機、航天器、導彈的部件。此外,鈦也是醫療領域的常用金屬,其不與肌肉組織和骨骼發生反應的特性使它成為制作假肢的優質材料[7]。
鈦從醫療和航天領域“轉型”到日常生活后,憑借其出色的穩定性和抗腐蝕能力,也被廣泛應用于廚具、運動器材、眼鏡配件等方面。鈦制成的保溫杯同樣繼承了這些優勢,其表面能夠瞬間主動生成一層堅硬緊密的鈍化膜,在各種酸堿度的環境中都能保持穩定[8]。
X光圖像為口腔內植入的鈦合金種植體支持固定假牙的長期成功案例 / [16]
如果你幸運地發現自己的保溫杯大小合適,且沒有生銹,迫不及待地用它泡茶泡咖啡,卻在準備喝的時候聞到一股金屬的味道,這其實是因為保溫杯本身的材質和飲品發生了反應,內壁的金屬出現了析出的情況。
美國的研究者購買了379種飲料,將它們分為果汁、蘇打水、茶等類別,并評估pH值。結果發現,93%(354)的飲料pH值小于4.0,7%(25)飲料的pH值大于或等于4。具體而言,17種茶飲的ph值在2.85-5.18,咖啡為5.11[9]。
大多數飲品都為酸性,會限制保溫杯盛裝飲品的種類。
開羅的研究者分別把檸檬、芒果、橙子和草莓制成果汁,使其pH值在2.63-4.43,模擬家庭常見的果汁儲存環境。隨后將市售201不銹鋼樣品浸泡在果汁中,在冰箱中儲存1-5天并觀察金屬浸出的變化[10]。
結果表明,隨著儲存時間的增加,鎳、鉻和鐵的浸出量逐漸增加,且酸性越強,金屬浸出量越大。具體而言,經過在不銹鋼器皿中存儲5天后,實驗對象攝入的檸檬汁中鎳含量高達3.96毫克/人,鐵含量為36.57毫克/人,均遠高于世界衛生組織(WHO)規定的安全攝入量[10]。
根據毒理學的研究,單次口服低至67 μg (微克)的鎳就可能會造成過敏性接觸性皮炎( ACD) 復發、濕疹發作,或導致對鎳敏感的個體出現全身性皮炎,單次口服2500μg鉻也可能會讓致敏個體出現皮炎[11]。
正因如此,權威機構建議消費者不銹鋼保溫杯不宜用來泡茶和酸性食品,防止內膽的重金屬遷移。牛奶、豆漿、茶葉等都屬于不適合用保溫杯盛放的飲品種類[12][13]。
當人類皮膚接觸鐵金屬時,會產生一種“金屬味道”[15] / 圖蟲創意
精挑細選的貴價保溫杯,本來已經列好了每周要帶去公司的養生茶湯單,現在卻只能用它裝水,怎么想覺得不值。如果杯子的材質更加穩定,不容易和外界環境發生反應,或許能夠從根源上解決這個問題。
亞利桑那大學醫學院的研究者系統歸納了1970-2019年骨科手術中使用不銹鋼和鈦作為植入物的文章,來評估二者在骨折固定方面的差異。在股骨組,與不銹鋼相比,當骨折部位的運動增加時,鈦表現出了更高的活動性和應變率[14]。
也有研究者對283名接收側向鎖定鋼板固定術(LLP)治療股骨遠端骨折的患者進行分析,結果發現,使用不銹鋼鋼板的患者出現骨折不愈合的風險是使用鈦鋼板患者的6.3倍。鈦的彈性模量更接近骨骼,允許更多的微動,促進骨痂形成[14]。鈦不易與外界發生反應,避免了不必要的感染,也是二者產生差異的關鍵原因之一。
作為元素周期表中最堅固的金屬之一,鈦具有較強的抗拉強度和硬度。在重復使用的情況下,也能夠抵御破壞。正因如此,鈦金屬的耐用性強,預期使用壽命也很長。
意大利的研究者系統回顧了90名患者植入的209顆鈦種植體的數據,在平均11年的隨訪中,鈦種植體有著十分出色的表現,累積生存率高達97.1%,僅有6顆在研究者隨訪期間失敗。除此之外,大部分種植體周圍的牙齦組織健康,僅有3%顯示自發性出血,軟組織狀況也表現良好[16]。
當在醫療和航天領域深受信任的鈦金屬,逐步融入我們日常生活的方方面面時,同樣展現出優異的性能。
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它容量充足、輕盈便攜。595ml的大容量搭配260g+的輕盈杯身,無論是日常通勤短距離出行,還是鍛煉徒步長時間使用,都能夠幫你輕松應對各種使用場景。
它結實耐用、不易腐蝕。即使在缺乏氧氣等惡劣環境中,也能夠在表面迅速形成一層堅固的鈍化膜,有效防止氧化和腐蝕,從而大幅延長使用壽命。長期使用不僅減少更換頻率,還具有出色的性價比,成為日常生活的理想選擇。
它安全穩定、適用廣泛。除了滿足盛裝熱水、冷水的基本需求外,還可以輕松應對咖啡、茶飲、果汁等不同類型的飲品。無論液體的酸堿度如何變化,都能夠保持出色的穩定性,避免金屬析出,成為各種場景的可靠伙伴。
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參考文獻:
[1]Royal Society of Chemistry. Titanium.
[2]Gavin Leo. (2022). Titanium Vs Stainless Steel: Which Metal is Right for Your Project. madearia.
[3]中華人民共和國國家衛生與計劃生育委員會. (2016). 食品安全國家標準 食品接觸用金屬材料及制品.
[4]Essentra Components. (2024). 304 vs. 316 stainless steel: what’s the difference?
[5]Science American. (2024). Why doesn't stainless steel rust?
[6]British Stainless Steel Association. What forms of corrosion can occur in stainless steels.
[7]Encyclopedia Britannica.(2024). titanium.
[8]Krystal Nanan. (2018). 5 Things to Know and Understand About Titanium Corrosion. corrosionpedia.
[9]Avanija Reddy, Don F. Norris, Stephanie S. Momeni et al. (2016).The pH of beverages available to the American consumerThe Journal of the American Dental Association. 147(4): 255-263.
[10]Bassioni, G., Korin, A., Salama, A. E. (2015). Stainless steel as a source of potential hazard due to metal leaching into beverages. International Journal of Electrochemical Science, 10: 3792-3802.
[11]Kristin L. Kamerud, Kevin A. Hobbie, Kim A. Anderson. (2013). Stainless Steel Leaches Nickel and Chromium into Foods During Cooking. J Agric Food Chem. 61(39): 9495–9501.
[12]廣安市市場監督管理局. (2024). 不銹鋼保溫杯消費提示.
[13]蘇州市市場監督管理局. (2022). 2022年保溫杯產品質量市級監督抽查情況公告(第49期).
[14]Collin C. Barber, Matthew Burnham, Ogaga Ojameruaye et al. (2021). A systematic review of the use of titanium versus stainless steel implants for fracture fixation. OTA Int. 4(3): e138.
[15]Dietmar Glindemann, Andrea Dietrich, Hans-Joachim Staerk et al. (2006). The Two Odors of Iron when Touched or Pickled: (Skin) Carbonyl Compounds and Organophosphines. Angewandte Chemie. 45(42): 7006-7009.
[16]Marco Mozzati, Giorgia Gallesio, Massimo Del Fabbro. (2015). Outcomes of Titanium Implants With an Oxidized Surface: A Retrospective Investigation on 209 Implants. J Oral Implantol. 41 (4): 437–443.