高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti-Cu薄膜及血小板粘附件为

发布时间：2017-10-23 01:20

  本文关键词：高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti-Cu薄膜及血小板粘附件为

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【摘要】：Cu2+能够有效促进血管内皮细胞NO的局部释放,抑制血小板的激活与聚集,改善抗凝血性能。钛具有良好的生物相容性,在生物医学界已经有很长时间的应用和研究历史。利用高功率脉冲磁控溅射技术具有高的离化率特点,可以制备致密的Ti-Cu薄膜,通过调节高能脉冲磁控溅射的工艺参数等,控制薄膜中Cu的含量、组成和结构研究Cu2+离子的释放。目前对Ti-Cu薄膜的研究主要集中在抗菌方面,利用高功率脉冲磁控溅射技术制备Ti-Cu薄膜,通过研究薄膜沉积特性、成分结构以及薄膜血液相容性并应用于心血管方面的文章较少。因此我们提出用高功率脉冲磁控溅射制备Ti-Cu薄膜,通过工艺参数的调整,调控Ti-Cu薄膜中Cu含量、组成和结构,研究Ti-Cu薄膜血液相容性。采用高功率脉冲磁控溅射技术在不同的电压下分别溅射含铜量不同的TiCu靶材沉积一系列Ti-Cu薄膜,分析HPPMS沉积Ti-Cu薄膜时的电学特性和放电等离子体的构成；研究电源电压和靶材中Cu含量变化对Ti-Cu薄膜的沉积速率、表面形貌、润湿性和成分结构的影响,并采用DCMS制备Ti-Cu薄膜进行对比。研究结果表明：采用HPPMS制备Ti-Cu薄膜时,靶材峰值电流和峰值离子流的大小随电源电压的增加而增加；沉积Ti-Cu薄膜时的放电等离子体中存在Ti、Ti2+、Cu、Cu+、Ar+。靶上的电压增大,等离子体发射光谱线的强度和数目增大,靶材中Cu含量增加时,Cu、Cu+的等离子光谱线的强度增强。Ti-Cu薄膜的沉积速率随电压的增加而增大,靶材中Cu含量增加时,薄膜的沉积速率增大,DCMS沉积Ti-Cu薄膜的沉积速率远高于HPPMS;高功率脉冲磁控溅射制备的Ti-Cu薄膜表面致密光滑,钛和铜在薄膜中均匀分布,薄膜中Cu含量随电压和靶材Cu含量的增加而增加,HPPMS技术制备的Ti-Cu薄膜形成了Ti (Cu)的固溶体相；溅射70TiCu靶材时,70TiCu-600薄膜中含有纯Cu,70TiCu-800薄膜中产生了TiCu相；当采用210TiCu靶材时,Ti-Cu薄膜的XRD峰形宽化严重,形成了非晶的结构或者晶化不完全,并可能含有某些含铜的TixCuy化合物相。Ti-Cu薄膜的润湿性介于纯Cu薄膜和纯Ti薄膜之间。利用HPPMS和DCMS制备的Ti-Cu薄膜进行浸泡释放和电化学腐蚀、NO催化释放以及血小板粘附实验,研究Ti-Cu薄膜的Cu离子释放性能、催化供体(SNAP)释放NO能力,评价Ti-Cu薄膜的血液相容性。结果表明：Ti-Cu薄膜浸泡液中Cu离子初期(30min)会发生大量释放,释放速率随浸泡时间增加而降低,Ti-Cu薄膜的Cu离子释放速率随薄膜中含Cu量增加而增大,溶液中添加供体SNAP促进了Cu离子的释放。Ti-Cu薄膜耐腐蚀性随Cu含量增加出现降低,Ti-Cu薄膜耐腐蚀性的降低以及Cu含量的增加共同促进铜离子的释放。Ti-Cu薄膜释放的Cu离子具有催化供体释放NO的作用,NO释放速率随着薄膜中铜含量的升高而增加。添加供体SNAP后,HPPMS技术制备的Ti-Cu薄膜血小板吸附的数量急剧减少,没有出现聚集和摊开,血小板未发生激活,表现出良好的抑制血小板粘附能力,薄膜中铜含量的增加会增强抑制作用。
【关键词】：高功率脉冲磁控溅射 Ti-Cu薄膜 铜的释放 NO释放 供体 血小板粘附行为
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;TB383.2
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 铜离子的生理作用12-13
• 1.1.1 铜的抗菌作用12
• 1.1.2 铜与一氧化氮、血小板以及内皮细胞的作用12-13
• 1.2 含CU生物材料的研究进展13-14
• 1.3 高功率脉冲磁控溅射技术(HPPMS)14-19
• 1.3.1 磁控溅射14-15
• 1.3.2 高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)15-19
• 1.4 本课题的选题意义及研究现状19-20
• 1.4.1 选题意义19-20
• 1.4.2 TI-CU薄膜的研究现状20
• 1.5 本课题的工艺路线和研究内容20-22
• 第2章 实验装置与实验方法22-30
• 2.1 高功率脉冲磁控溅射系统装置22-23
• 2.2 靶材的设计与制备23-24
• 2.3 薄膜沉积的数据采集24
• 2.3.1 电学参数采集24
• 2.3.2 等离子体光谱采集24
• 2.4 薄膜成分与结构表征24-26
• 2.4.1 X射线衍射(XRD)表征24-25
• 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)表征25
• 2.4.3 能谱仪(EDS)表征25-26
• 2.5 薄膜性能表征26-28
• 2.5.1 薄膜厚度的测量26
• 2.5.2 薄膜的润湿性26
• 2.5.3 薄膜腐蚀性能评价26-27
• 2.5.4 薄膜Cu离子释放测试27
• 2.5.5 薄膜催化NO释放实验27-28
• 2.6 薄膜血液相容性评价28-30
• 第3章 TI-CU薄膜的制备与性能研究30-46
• 3.1 TI-CU薄膜的制备30-31
• 3.2 钛铜靶材电学特性及等离子体密度31-33
• 3.3 钛铜靶材溅射时的等离子体光谱分析33-34
• 3.4 TI-CU薄膜的沉积速率34-35
• 3.5 TI-CU薄膜表面形貌分析35-37
• 3.6 TI-CU薄膜成分分析37-41
• 3.6.1 EDS分析37-40
• 3.6.2. XPS分析40-41
• 3.7 TI-CU薄膜的结构分析41-43
• 3.8 TI-CU薄膜的润湿性43-44
• 3.9 本章小结44-46
• 第4章 TI-CU薄膜CU离子的释放、催化NO释放及血小板粘附行为46-55
• 4.1 TI-CU薄膜的铜离子释放特性46-49
• 4.1.1 TI-CU薄膜浸泡释放实验46-47
• 4.1.2 TI-CU薄膜的腐蚀性能47-49
• 4.2 TI-CU薄膜催化NO释放特性49-50
• 4.3 血小板粘附实验50-53
• 4.4 本章小结53-55
• 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴忠振;田修波;段伟赞;巩春志;杨士勤;;高功率脉冲磁控溅射ZrN纳米薄膜制备及性能研究[J];材料研究学报;2010年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 吴利峰;微波氢等离子体发射光谱诊断[D];武汉工程大学;2010年

2 李希平;高功率复合脉冲磁控溅射等离子体特性及TiN薄膜制备[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：1080971