316L不锈钢表面氧化锆薄膜制备及其性能研究

摘要

随着人们物质生活水平的提高以及生活方式的改变,心血管疾病病患越来越多,目前已成为人类“最强杀手”。血管支架植入是治疗和预防心血管疾病的重要手段。316L不锈钢支架是应用最广泛的一类血管支架,植入人体后会出现血栓及再狭窄和被腐蚀后具有毒性两方面问题,这与材料的血液相容性和耐腐蚀性有关。
　　本文采用溶胶-凝胶法在316L不锈钢上制备了氧化锆薄膜,研究了工艺参数(退火温度和提拉速度)对薄膜微观结构及其性能的影响,获得了制备薄膜的最优工艺参数。采用最优工艺参数制备了石墨烯掺杂氧化锆薄膜,评价了掺杂质量百分比ζ对薄膜性能的影响,并总结了它们之间的规律。本文的主要研究结果如下
　　(1)20~600℃间,薄膜TG-DTA曲线分为三个阶段;XRD分析表明400、500和600℃退火的薄膜已晶化完善为四方相结构,石墨烯的掺杂未影响薄膜的晶化。SEM分析显示7cm/min提拉500℃退火制备的薄膜均匀致密,晶粒尺寸较小,约25nm,采用本文工艺能制备得到均匀致密的氧化锆纳米薄膜。
　　(2)沉积氧化锆薄膜后,316L不锈钢的血液相容性得到了改善,且500℃退火的薄膜具有最好的血液相容性;7cm/min提拉500℃退火制备的薄膜耐腐蚀性较强。因此,实验获得氧化锆薄膜的最优工艺参数为提拉速度7cm/min且退火温度500℃。
　　(3)石墨烯掺杂氧化锆薄膜与血液四种组分间的界面张力?sbc曲线变化规律一致,掺杂薄膜提高了316L不锈钢的血液相容性,且ζ=5wt.％、7.5wt.%、10wt.%、15wt.%和20wt.%掺杂薄膜改善了纯氧化锆薄膜的血液相容性。
　　(4)石墨烯掺杂氧化锆薄膜提高了316L不锈钢的耐腐蚀性,且ζ=10wt.%掺杂薄膜的耐腐蚀性最强,ζ=7.5wt.%和ζ=10wt.%掺杂薄膜改善了纯氧化锆薄膜的耐腐蚀性。腐蚀孔分布不均匀,孔形状不规则;壁面和底面的深度参差不齐,所取截面最大孔深为57.7907μm。
　　本文属于应用基础研究,研究工作可为316L不锈钢表面改性及其材料选择提供一定的技术指导。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 血管支架材料

1.3 氧化锆薄膜

1.4 溶胶-凝胶法

1.5 固-液界面润湿性与接触角模型

1.6 本文主要研究内容

第2章 氧化锆薄膜的制备及试验方法

2.1 试验材料

2.2 主要试验设备和仪器

2.3 薄膜试样的制备及其工艺

2.4 薄膜试样的性能测试

2.5 本章小结

第3章 氧化锆薄膜制备及其性能研究

3.1 实验

3.2 退火温度对氧化锆薄膜性能的影响

3.3 提拉速度对氧化锆薄膜性能的影响

3.4 本章小结

第4章 石墨烯掺杂氧化锆薄膜制备及其性能研究

4.1 实验

4.2 低百分比组掺杂氧化锆薄膜性能

4.3 高百分比组掺杂氧化锆薄膜性能

4.4 掺杂氧化锆薄膜性能对比

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果