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本文主要涉及两种等离子体表面改性技术,真空阴极弧沉积和等离子体聚合。根据两种技术的特点设计了对人体硬组织替换材料进行分步骤表面改性的思路,即通过真空阴极弧沉积Ta-N薄膜提高材料表面的机械性能及耐腐蚀性能,通过等离子体聚合庚胺功能薄膜在材料表面引进稳定的、一定密度的胺基功能团从而促进骨细胞的黏附和生长。
利用自主知识产权的多元弧等离子体表面处理装置制备Ta-N薄膜,系统研究了基底负偏压、氮气分压、辅助热灯丝离子源的使用对薄膜的化学组成、微结构、表面形貌等的影响,考察薄膜在37℃人工模拟体液中的耐腐蚀性能,通过体外成纤维细胞培养、动态凝血时间、血小板吸附初步表征薄膜的生物相容性能。研究结果显示Ta-N薄膜拥有比317L不锈钢更好的耐腐蚀性能和细胞相容性,但血液相容性的提高不明显。
等离子体聚合庚胺薄膜在脉冲射频等离子体聚合装置上完成,为平衡胺基功能团的保有率和稳定性,提出一种新的放电模式即连续波结合脉冲模式,并将其与传统的连续波、脉冲模式进行比较。模拟消毒灭菌及体液环境,对三种模式下制备样品的元素组成、NH2密度、表面形貌、厚度进行表征及对比,结果显示新模式下制备的薄膜最具生物应用前景。