人工机械瓣材料表面沉积类金刚石膜及耐磨性研究

摘要

人工机械心脏瓣膜失效主要有两个方面原因，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。针对这两方面的问题，分别有不同的表面改性方法来解决。其中，对于解决瓣膜生物性能问题上的研究目前较为普遍，而对其力学性能尤其是耐磨性上的表面改性研究则相对较少。本论文针对后者开展试验工作，采用类金刚石(DLC)薄膜对人工双叶瓣材料进行表面改性，以期提高机械瓣的耐磨性能。
　　 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Ti6Al4V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，采用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Ti6Al4V瓣环及低温热解碳(LTIC)瓣叶上沉积了DLC膜，并采用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Ti6Al4V贴片上沉积了具有较高C-Csp3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高薄膜性能；利用PIIID法在瓣环内Ti6Al4V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高薄膜耐磨性；利用FCVAD法分别在圆形坑与蝶形坑Yi6Al4V瓣环上沉积了具备较高C-Csp3键含量的DLC膜，薄膜对瓣环覆盖状况良好；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Ti6Al4V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。