Ti-O/Ti-N梯度薄膜人工心脏瓣膜表面改性与机理

1 导言1.1 人工心脏瓣膜材料研究的意义心脏病是导致人类死亡的头号大敌,我国心脏瓣膜病约占心脏病患者30～50%,这些人不但逐渐丧失劳动力,而且因长期的血液动力学改变引起全身性病变,发展到晚期危及生命,往往由于肺水肿,肺动脉高压,慢性或急性心力衰竭而死亡。人工心脏瓣膜置换是心脏病治疗的主要手段,据统计,我国每年有十万以上危重病人必须施行人工心脏瓣膜置换术以挽救生命,但由于目前人工心脏瓣膜的性能不足,严重限制了临床广泛应用。人工心脏瓣膜的实际应用率仅约5%。

等离子浸没离子注入合成TiN/Ti-O梯度薄膜的成分与力学性能

用等离子浸没离子注入和沉积(PⅢ-D)的方法,采用三种工艺分别在Si、Ti6Al4V和热解碳(LTIC)表面合成了TiN／Ti-O梯度薄膜。用可编程逻辑控制器(PLC)为核心的一套控制系统控制金属源阴极的推进和气体成分的改变。使用纳米压痕仪、针盘式摩擦磨损试验机和结合力测试仪分析了梯度薄膜的力学性能,梯度薄膜硬度最高可达19.5 GPa,薄膜结合力可达到68 N左右。采用X射线衍射(XRD)分析表明,表层的薄膜为具有金红石结构的氧化钛,二次离子质谱(SIMS)对薄膜进行了定性分析,证实薄膜具有梯度特性。采用X射线光电子能谱(XPS)对梯度薄膜进行近表面成分分析,结果表明合成的TiN／Ti-O薄膜是非化学计量的,其成分组成为TiO2、Ti2O3和TiO。使用扫描电镜(SEM)观察了薄膜磨痕、结合力划痕,结果表明,控制合成的TiN／Ti-O梯度薄膜具有良好的力学性能。