Ti-N-Ti-O復合薄膜人工心臟瓣膜表面改性.pdf

1、TiO2薄膜作為一種抗凝血材料引起廣泛的關注，目前已有大量研究表明，TiO2具有優(yōu)于熱解碳(LTIC，目前廣泛應用于人工心臟瓣膜的抗凝材料)的血液相容性，為了將TiO2薄膜運用于人工心臟瓣膜表面改性，以提高人工心臟瓣膜的血液相容性，本論文提出在人工心臟瓣膜表面制備TiN/TiO2復合薄膜，在提高人工心臟瓣膜血液相容性的同時也提高人工心臟瓣膜的力學性能。 本文采用非平衡磁控濺射技術(shù)首先在平面樣品(Ti6A14V)上了制備TiN/T

2、iO2復合薄膜，研究了從TiN薄膜到Ti-O薄膜的過渡方式對復合薄膜力學性能的影響。結(jié)果表明，在鈦合金表面制備TiN薄膜后，逐漸降低N2流量至0sccm，再沉積一層Ti膜，然后逐漸通入O2得到Ti-O薄膜。此工藝制備的TiN/Ti-O薄膜具有優(yōu)異的力學性能。 在平面樣品研究的基礎上，本文開展在人工心臟瓣環(huán)實物上制備了Ti/TiN多層薄膜、Ti-O薄膜的研究，重點研究了Ti、TiN每層的沉積時間對Ti/TiN多層薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的

3、影響。通過工藝的調(diào)整，在復雜形狀的實物樣品上制備出血液相容性優(yōu)異的TiO2、力學性能優(yōu)異的Ti/TiN多層薄膜及TiN/TiO2復合薄膜。研究結(jié)果表明，沉積時間影響著薄膜是否能形成Ti/TiN多層薄膜的多層結(jié)構(gòu)，對薄膜的機械性能有很大影響，當每一個周期中Ti/Tin沉積時間為72s/180s時，調(diào)制周期為100nm， Ti/TiN薄膜由Ti2N和TiN的混合相組成，呈現(xiàn)明顯的多層結(jié)構(gòu)，具有較高硬度，較好耐磨性。改變氧流量，在人工心臟瓣環(huán)

4、上制備了不同氧含量的Ti-O薄膜，并對其血液相容性以及力學性能進行了研究。結(jié)果表明，當O流量為14sccm，薄膜為金紅石相的TiO2薄膜，具有半導體性質(zhì)(方塊電阻14000)，水接觸角為57．5；血小板粘附實驗結(jié)果表明，該薄膜具有優(yōu)異的血液相容性。 在前期實驗的基礎上，制備了Ti-N/TiO2復合薄膜。力學性能檢測發(fā)現(xiàn)，Ti-N/TiO2復合薄膜的力學性能(硬度、耐磨性、膜基結(jié)合力)均比單層的TiO2薄膜有了大幅提高。本文模擬了

5、人工心臟瓣膜在人體內(nèi)的服役情況，將樣品置于SBF模擬體液中進行摩擦實驗，結(jié)果顯示薄膜的磨損機制為疲勞磨損，在磨損的過程中先有溶液中的Ca、P鹽沉積在薄膜表面，在對磨球運動過程中被碾平壓緊。隨著接觸應力的循環(huán)加載，薄膜達到疲勞極限后表面出現(xiàn)裂紋，在循環(huán)接觸應力的作用下，裂紋擴展，最終導致薄膜脫落。 本文在實物樣品上制備出了血液相容性優(yōu)異的TiO2薄膜以及抗凝血性能和力學性能都良好的Ti-N/TiO2復合薄膜，這對人工心臟瓣膜、血管