一、总体思路与选材原则

CO₂ 培养箱的内部长期处于高湿、恒温、稳定 CO₂ 浓度的环境中，同时需要经受周期性的清洁与消毒。因而内部材料的首要原则是：耐腐蚀、易清洁、热稳定、气密可靠、对细胞培养环境惰性友好。由此衍生出四条核心设计要义：

1. 内表面必须光滑无死角，便于擦拭和高温湿热循环；

2. 结构件需兼顾强度与尺寸稳定，避免热胀冷缩导致的变形与漏气；

3. 与气体、水汽直接接触的部件要具有优良的化学兼容性；

4. 尽可能减少不同金属的直接电偶接触，降低电化学腐蚀风险。

二、内胆与主体腔体

HERAcell 240i 的内胆通常提供两类思路：不锈钢内胆与纯铜内胆。

• 不锈钢方案：以 304/316 系列为主，板材经机械抛光或电解抛光后，表面粗糙度低、惰性高、清洁便捷，且对多数实验室常用化学消毒剂具有良好耐受性。

• 纯铜方案：利用铜对多种微生物具有天然抑制作用的特性，进一步降低交叉污染的概率。铜的导热性优于不锈钢，有利于温度场快速均衡；但在强氧化剂环境下需注意维护与相容性控制。
  结构方面，内胆壁板、顶板、底板、背板多采用整板折弯与氩弧焊/钎焊成型，焊缝打磨至圆角过渡，减少微粒滞留点。内胆与外壳之间填充保温层以抑制热桥，提升温控效率。

三、搁板与支架系统

搁板承担培养耗材与样品的承载任务，强调强度、耐蚀、清洁便捷与气流通畅。

• 材料：与内胆一致性优先（不锈钢或铜），避免异种金属直接接触；

• 结构：常见为带孔平板或网格板，利于对流与湿度均衡；

• 表面：电解抛光或高等级抛光，减少划痕与残留；

• 可维护性：可拔插式导轨与定位卡扣设计，便于拆装与高温消毒。

四、气流组织与风道组件

为了提升温、湿、气体的空间均一性，腔体内布置有风扇、叶轮与导流板。

• 叶轮与风道：多采用不锈钢或铝合金（阳极化处理），亦可见与内胆一致的铜质方案；

• 支座与紧固：不锈钢为主，局部采用绝缘垫圈隔振减噪；

• 细节：风道边缘倒角并保证流面平整，降低积尘与冷凝水滞留。

五、加热、感测与控制单元

恒温与气体控制的精度来自加热与传感器材料的可靠性与封装工艺。

• 加热元件：常见为镍铬或铁铬铝合金丝，封装在不锈钢套管或陶瓷绝缘体内，靠近壁面布置以提升传热效率；

• 温度传感器：Pt100/Pt1000 等铂电阻为主，外壳采用 316L 不锈钢探头，保证耐蚀与响应稳定；

• CO₂ 传感器：可见热导型或红外型，壳体多为金属封装，光学窗口或腔体与腔内环境隔离良好；

• 线缆与连接器：PTFE/硅橡胶绝缘线缆、金属屏蔽层与耐湿防潮涂覆处理，穿墙处配置气密接头与密封圈。

六、门体、内玻璃门与密封体系

门体是气密性的关键部位，通常采用外置金属门+内玻璃分区门的组合，兼顾观察与透光。

• 内玻璃门：采用低铁或硼硅玻璃，边缘设金属框或加固件以提高抗热冲击与密封稳定；

• 门框与铰链：304/316 不锈钢精加工，开合顺畅、抗疲劳；

• 密封圈材质：以硅橡胶、Viton(FKM)、EPDM 等高性能弹性体为主，要求耐高温、耐湿热与耐化学腐蚀，并具备良好的压缩永久变形性能；

• 可维护性：密封圈可拆卸清洗，更换简便，门锁结构防止误开与虚掩。

七、湿度生成与水路部件

高湿环境是细胞培养的基础之一。

• 水槽/加湿腔：常用不锈钢或高性能氟聚合物内衬，亦可见铜材与不锈钢混用设计；

• 加热底板：与加热系统匹配的金属载体＋绝缘封装，确保蒸发速率与湿度恢复能力；

• 水位/排水：水位感测可用不锈钢探针或封装式传感单元，排水与溢流通道采用耐蚀管件与快拆接头，杜绝卫生死角。

八、气路与接口管件

CO₂、空气/氮气补偿等气路件需要高洁净与高气密。

• 接头与法兰：316L/304 不锈钢为主，配合 PTFE、FKM、EPDM 等密封垫；

• 过滤元件：入口端设微孔过滤或金属滤芯，支架与壳体为金属或金属+氟聚合物复合；

• 穿墙电缆/取样口：采用金属气密接头或玻璃-金属封接，保证长期不泄漏。

九、附属支撑与紧固件

内部大量使用不锈钢材质的紧固件（螺钉、螺母、垫圈）、加强筋与支撑梁。

• 一致性：尽量与主体材料一致，避免异种金属直接接触；

• 表面：抛光或钝化，减少缝隙腐蚀与颗粒脱落；

• 维护：模块化设计，方便更换，降低停机时间。

十、表面工程与加工工艺

材料与表面工艺的组合直接决定了清洁度与抗污染能力。

• 抛光体系：机械→精磨→电解抛光的层级处理，提升表面致密度与抗腐蚀；

• 钝化/涂层：不锈钢进行化学钝化，铝合金阳极化，局部采用惰性涂层增强耐化学性；

• 清洁工艺：出厂前完成脱脂、酸洗、超声清洗与洁净干燥，减少残留；

• 圆角与过渡：内腔边角普遍做大圆角与顺滑过渡，避免细小缝隙滋生微生物。

十一、材料配合与可靠性控制

不同材料在温度、湿度与化学清洁剂作用下的协同关系，需要在设计端被充分消化。

• 热膨胀匹配：对铜/不锈钢/玻璃/弹性体的线膨胀差异进行补偿设计，必要处设置伸缩与缓冲；

• 电偶腐蚀控制：铜与不锈钢、铝与不锈钢等组合处加入非金属隔离垫片或惰性涂层，切断电化学回路；

• 密封寿命：选择低压缩永久变形的密封材料，并通过合理的槽型与压缩比保证长期弹性；

• 清洁相容性：针对酒精、季铵盐、过氧化、次氯酸、表面活性剂等常见清洁剂，给出材料边界与操作规程，避免表面失光、龟裂或腐蚀。

十二、不锈钢与纯铜方案的应用侧重

• 不锈钢版：通用性强、耐化学性广、维护窗口大，适合频繁化学清洁的场景；

• 纯铜版：重视天然抗菌与温度响应，对降低交叉污染更有侧重，适合对洁净风险高度敏感的共享或高等级场景；

• 综合考虑：若实验室惯用强氧化类消毒剂且更换频繁，不锈钢通常更稳妥；若更关注微生物抑制与快速均衡，可倾向铜内胆并严格执行维护规范。

十三、常见关键细部材料举例（概览式）

• 内胆壁板/顶底板/背板：304/316 不锈钢或纯铜板，抛光/电解抛光；

• 搁板/托盘/导轨：与内胆一致，孔板或网格板结构；

• 风扇叶轮/导流板：不锈钢、阳极化铝或铜，边缘倒角；

• 加热器：NiCr/FeCrAl 合金丝＋不锈钢/陶瓷绝缘封装；

• 温度/气体传感探头：316L 不锈钢外壳，电气绝缘封装；

• 密封圈：硅橡胶、Viton(FKM)、EPDM，耐高温高湿；

• 玻璃门：低铁或硼硅玻璃＋金属框封边；

• 水槽/蒸发腔：不锈钢/铜或氟聚合物内衬；

• 气路接头：316L/304 不锈钢＋PTFE/FKM 垫片；

• 紧固件：不锈钢钝化处理，尽量同材质配套。

十四、运维与材料相关的实操建议

1. 采用柔软、无纤维脱落的擦拭材料，按推荐流程进行表面清洁与干燥；

2. 对铜内胆切忌长期使用强氧化型消毒剂，可用温和配方并控制接触时间；

3. 定期巡检密封圈弹性与表面完整性，必要时整圈更换；

4. 清洁后擦干水迹，尤其在导流板与角落区域，减少水垢沉积；

5. 拆装搁板与风道时避免硬物划伤内腔表面；

6. 若需外接采样或附加传感器，优先使用原厂兼容接头与密封材料；

7. 如发生异种金属接触，加入绝缘垫片或涂层隔离，防止电偶腐蚀。

十五、结语

HERAcell 240i 的内部材料体系遵循“洁净、稳定、可维护”的整体思路：以内胆（不锈钢或纯铜）为核心，配套同材质或兼容材质的搁板、风道、加热与传感封装，辅以高性能密封弹性体与高耐蚀接头，最终通过抛光、钝化与精密装配实现高湿、恒温与气密环境下的长期可靠运行。对于用户而言，只要在采购阶段明确自身的消毒方式与洁净风险侧重，并在使用维护中遵循材料相容性的基本准则，就能在性能、寿命与使用体验之间取得理想平衡。