等离子体浸没式离子注入沉积技术及应用

等离子体浸没式离子注入沉积是近年来迅速发展的一种材料表面改性新技术,其基本原理是,作为靶的工件外表面全部浸没在低气压、高密度的均匀等离子体中,工件上施加频率为数百赫兹、数千至数万伏高压负脉冲偏压。它克服了传统方法所具有的薄膜沉积或离子注入存在方向性的固有缺陷,因此在复杂形状的三维工件表面改性工艺与技术上表现出无与伦比的优越性。该技术可以有多种工作模式,在离子注入前、注入期间或注入后进行原位清洗、刻蚀或薄膜沉积。作为应用实例,本文给出在复杂形状构件上合成均匀类金刚石或纳米金刚石薄膜的实验结果,最后指出等离子体浸没式离子注入沉积技术的发展趋势和工业化应用尚需解决的问题。

锆等离子体浸没离子注入增强聚醚醚酮材料的细胞相容性

目的使用等离子体浸没离子注入技术(PIII)将锆离子注入到聚醚醚酮(PEEK)材料中,并初步评价该材料与人牙龈成纤维细胞(HGFs)的生物相容性。方法将经过PIII改性的PEEK试件作为改性组,未经改性的试件作为对照组,然后与HGFs在体外共培养,扫描电镜观察试件表面形貌,显微镜下对HGFs的细胞形态进行分析,CCK-8检测细胞增殖率以评价材料的生物相容性。结果PIII注入锆离子可在PEEK材料表面成功构建改性层。在培养4 h后,2组试件表面上均有HGFs铺展,且改性组试件表面细胞铺展更开,细胞形态更长,出现的伪足更多。在培养3 d、5 d、7 d后,改性组表面细胞吸光度值较对照组增高,差异有统计学差异(P<0.05)。结论锆等离子体浸没离子注入可在PEEK材料表面成功改性,材料表面的氧化锆纳米结构能够促进HGFs的黏附、增殖,有利于软组织黏附。

氟离子注入钛表面改性对成骨细胞黏着斑形成的影响

目的探讨氟离子注入纯钛进行表面改性后,钛表面改性层化学组成的变化及其对人成骨细胞样细胞系MG-63黏着斑形成的影响。方法应用等离子体浸没离子注入装置对钛试件进行氟离子注入,通过X线光电子能谱(XPS)分析研究其表面化学组成和各元素的化学结合价态。将人MG-63细胞接种于氟离子注入组和纯钛组钛试件表面,用激光共聚焦显微镜观察两组钛试件表面对人MG-63细胞黏着斑形成的影响。结果XPS全谱图显示氟离子注入后试件由钛、氧、氟和碳元素组成,拟合结果显示钛表面改性层的元素以二氧化钛和三氟化钛的形式存在。MG-63细胞培养6h后,氟离子注入组钛试件表面的黏着斑形成数量比纯钛组钛试件表面形成得多,二者间差异具有统计学意义(P<0.05)。结论氟离子注入可成功地将氟元素引入纯钛表面形成含有二氧化钛和三氟化钛的表面改性层,该层可促进成骨细胞黏附初期黏着斑的形成,提示其具有良好的生物相容性。

无酸水热法制备多孔硅及其PⅢ表面改性

采用无酸水热法,制备了多孔硅材料。使用扫描电子显微镜、原子力显微镜等手段观察了样品表面形貌,比较了在不同氧化铋刻蚀剂量下得到的多孔硅结构,发现随着刻蚀剂浓度的增加,平均孔径尺寸变大,且孔径分布趋于离散。使用等离子浸没注入技术,对多孔硅样品进行了表面注氮处理。室温荧光光谱研究发现处理后的样品的光谱峰位产生了蓝移,根据X光电子能谱仪检测的结果发现样品表面形成了Si-NxOy相,这一物相的出现导致了光谱的蓝移。

人工心脏瓣膜材料的抗凝血性能和使用安全性研究

心脏瓣膜病严重威胁人类健康. 植入人工心脏瓣膜是挽救此类病人生命的可靠途径. 全世界已超过 200 万例植入了热解碳人工心脏瓣膜. 但人工心脏瓣膜植入体内后的凝血问题是国际医学界的一大难题. 本文综述报道用离子束技术对人工心脏瓣膜材料进行表面处理以改善其血液相容性及使用安全性的研究结果.