Si-NO薄膜的制備及性能研究.pdf

1、改善心血管生物材料的抗凝血性能是國內(nèi)外生物材料研究領(lǐng)域的重大課題。表面改性技術(shù)已成為改善無機(jī)生物材料血液相容性的有效手段，但目前尚無一種成熟的無機(jī)材料的抗凝血性能能夠取代低溫各向同性熱解碳(LTIC)在臨床應(yīng)用中的地位。Si-NO系薄膜作為一種新型的生物材料尚處于嘗試性的研究階段，但目前的研究結(jié)果表明：Si-NO系薄膜具有潛在優(yōu)異的抗凝血性能(接近或優(yōu)于LTIC)。 本論文采用脈沖非平衡磁控濺射的方法，通過調(diào)整N<,2>流量和控

2、制沉積工藝參數(shù)(如靶基距、沉積壓力)制得了不同鍵合結(jié)構(gòu)的Si-NO薄膜。采用X射線衍射(xRD)、X射線光電子能譜(XPS)和傅立葉變換紅外吸收光譜(FTIR)綜合分析薄膜的成分結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明： 隨著N<,2>流量的增加(0～40sccm)，真空腔中過多的N離子引起Si靶中毒，從而導(dǎo)致Si-NO薄膜的厚度和沉積速率下降。靶基距減小(85～50mm)使得到達(dá)基片表面的N離子流增加，即更多的N原子結(jié)合到薄膜中。 隨著N<,2

3、>流量的增加(0～40sccm)，薄膜的化學(xué)成分在SiN<,0.04>O<,0.45>～SiN<,0.7>O<,0.27>之間變化。本論文所制備的薄膜結(jié)構(gòu)可分為RMM和RBM兩種結(jié)構(gòu)模式。RMM結(jié)構(gòu)薄膜中Si的結(jié)合狀態(tài)是以無機(jī)Si<'0>為主，a-SiO<,2>相和a-Si<,3>N<,4>相較為均勻地分布在Si<'0>基質(zhì)中；RBM中Si的結(jié)合狀態(tài)是以Si<'2+>、Si<'3+>、Si<'4+>價(jià)態(tài)存在于SiN<,v>O<,4-v>

4、(v=0，1，2，3，4)化合物相和a-Si<,3>N<,4>相化合物中，其含量的多少取決于變化的沉積工藝參數(shù)。 Si-NO薄膜的禁帶寬度在1.41～4.41eV之間變化，RBM結(jié)構(gòu)的禁帶寬度大于RMM結(jié)構(gòu)的禁帶寬度。RMM結(jié)構(gòu)的薄膜中存在的無機(jī)Si<'0>是其禁帶偏窄的根本原因；RBM結(jié)構(gòu)的薄膜中的N、O原子含量的增加使得薄膜禁帶寬度增加。 RMM結(jié)構(gòu)的薄膜，隨N、O原子含量比(N/O)的增加，薄膜的親水性下降；RBM

5、結(jié)構(gòu)的Si-NO薄膜，隨N、O原子含量比(N/O)的增加，薄膜的親水性增加。 本論文在體外系統(tǒng)性評價(jià)了Si-NO薄膜的抗凝血性能，并進(jìn)一步探討了薄膜制備工藝、成分結(jié)構(gòu)、物化性能和薄膜抗凝血性之間的關(guān)聯(lián)性，建立了薄膜表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)與薄膜血液相容性間的相關(guān)關(guān)系： RMM結(jié)構(gòu)的Si-NO薄膜中，N、O原子含量比(N/O)較低的薄膜，其抗凝血性能較好；RBM結(jié)構(gòu)的Si-NO薄膜中，N、O原子含量比(N/O)較高的薄膜，其抗凝血性能