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简论人工机械瓣材料表面沉积类金刚石膜与耐磨性流程

收藏本文 2024-03-04 点赞:5872 浏览:14819 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:人工机械心脏瓣膜失效主要有两个方面理由,一方面是生物性能上的,例如血栓形成与细菌粘附等,另一方面是力学性能上的,例如瓣膜基体损伤和疲劳磨损等。针对这两方面的不足,分别有不同的表面改性策略来解决。其中,对于解决瓣膜生物性能不足上的探讨目前较为普遍,而对其力学性能尤其是耐磨性上的表面改性探讨则相对较少。本论文针对后者开展试验工作,采取类金刚石(DLC)薄膜对人工双叶瓣材料进行表面改性,以期提升机械瓣的耐磨性能。本论文分别利用磁过滤阴极真空弧源沉积(FCVAD)和等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢD)法在瓣环内Ti6A14V贴片上沉积了DLC膜,并利用模拟摩擦磨损试验检验了薄膜的耐磨性,采取X射线光电子能谱(XPS)检测了薄膜的成分及化学键结构;同时,本论文并利用FCVAD法在Ti6A14V瓣环及低温热解碳(LTIC)瓣叶上沉积了DLC膜,并采取XPS检测了薄膜成分及化学键结构,利用模拟摩擦磨损试验检验了LTIC瓣叶上DLC膜的耐磨性能。实验结果表明,利用FCVAD法在瓣环内Ti6A14V贴片上沉积了具有较高C-C. sp3键含量的DLC膜,该薄膜在模拟体液环境下体现出较好的耐磨性,同时,缩短单个镀膜周期有利于提升薄膜性能;利用PⅢD法在瓣环内Ti6A14V贴片上制备了sp3键含量较高的DLC膜,该薄膜在蒸馏水环境下进行摩擦磨损试验后基本完好,同时,增大负偏压有利于提升薄膜耐磨性;利用FCVAD法分别在圆形坑与蝶形坑Ti6A14V瓣环上沉积了具备较高C-C sp3键含量的DLC膜,薄膜对瓣环覆盖情况良好;利用FCVAD法在LTIC瓣叶上制备了sp3键含量较高的DLC膜,该薄膜与镀膜后的环内Ti6A14V贴片配合进行了模拟摩擦磨损试验,体现了较好的耐磨性能。关键词:类金刚石膜论文机械瓣论文表面改性论文摩擦磨损论文

    摘要6-7

    Abstract7-11

    第1章 绪论11-17

    1.1 类金刚石膜介绍11-12

    1.1.1 类金刚石膜的结构与性质11

    1.1.2 类金刚石膜的制备策略11-12

    1.2 人工机械瓣表面改性探讨近况12-14

    1.2.1 人工心脏瓣膜介绍12-13

    1.2.2 人工机械瓣失效及表面改性13-14

    1.3 本论文的探讨内容和作用14-16

    1.3.1 本论文的探讨内容14

    1.3.2 本论文的探讨作用14-16

    1.4 本章小结16-17

    第2章 实验策略及设备17-25

    2.1 实验案例17-18

    2.2 样品制备18

    2.3 薄膜沉积设备及策略18-22

    2.3.1 磁过滤阴极真空弧源沉积18-20

    2.3.2 等离子体浸没离子注入与沉积20-21

    2.3.3 薄膜制备的策略步骤21-22

    2.4 薄膜表征策略及设备22-24

    2.4.1 摩擦磨损实验22

    2.4.2 X射线光电子能谱22-23

    2.4.3 显微硬度检测23

    2.4.4 厚度与应力检测23

    2.4.5 表面形貌观察23

    2.4.6 疲劳试验23-24

    2.5 本章小结24-25

    第3章 FCVAD法用于DLC膜制备25-45

    3.1 环内贴片镀膜策略及工艺25-27

    3.1.1 环内贴片镀膜策略25-26

    3.1.2 环内贴片镀膜工艺26-27

    3.2 环内贴片薄膜评价27-33

    3.2.1 X射线光电子能谱检测27-29

    3.2.2 显微硬度检测29-30

    3.2.3 摩擦磨损试验30-33

    3.3 模拟摩擦磨损试验33-38

    3.3.1 LTIC瓣叶镀膜策略及工艺34

    3.3.2 X射线光电子能谱检测34-35

    3.3.3 摩擦磨损试验35-38

    3.4 TI6AL4V瓣环薄膜沉积38-43

    3.4.1 Ti6Al4V瓣环镀膜策略及工艺38-39

    3.4.2 Ti6Al4V瓣环薄膜XPS检测结果39-42

    3.4.3 疲劳试验42-43

    3.4 本章小结43-45

    第4章 PIIID法用于DLC膜制备45-59

    4.1 环内贴片镀膜策略及工艺45-46

    4.2 甲烷处理对TI6AL4V基底的影响46-48

    4.2.1 X射线光电子能谱检测46-47

    4.2.2 摩擦磨损试验47-48

    4.3 乙炔气体沉积薄膜的评价48-57

    4.3.1 X射线光电子能谱检测48-51

    4.3.2 厚度与应力检测51-53

    4.3.3 显微硬度检测53-54

    4.3.4 摩擦磨损试验54-57

    4.4 本章小结57-59

    结论59-60

    致谢60-61

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