金属材料表面生物磁性薄膜的研究

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血管内支架植入术后再狭窄是介入心脏病学领域的重要课题,目前血管支架的材料绝大多数为316L不锈钢,对其进行表面改性是新材料领域的一个重要研究方向,常用电镀或等离子喷涂法将铂、钯、黄金等金属包覆在316L不锈钢支架表面,以提高其抗腐蚀性和血液相容性。近年来研究还表明,恒磁场对损伤因子作用下的血管平滑肌细胞及内皮细胞可产生明显的生物学效应,应用恒磁场防止血管支架术后再狭窄具有良好的前景。为提高316L不锈钢磁性,并解决其固有的腐蚀性和生物相容性问题,可考虑将生物相容性好的磁性材料应用于不锈钢支架的表面改性,即发展磁性血管内支架。 本文采用电弧离子镀技术,在316L不锈钢基体和纯钛基体上制备Fe膜、Pd膜、Fe/Pd多层膜、Fe/Pt膜和Pt/Fe/Pt磁性薄膜,沉积态的Fe/Pd薄膜,形成了fcc结构的无序的Fe/Pd相,此薄膜呈现软磁行为,它的矫顽力很低,而没有形成硬磁性fct结构的Fe/Pd相,为使这些薄膜产生磁硬性,必须通过热处理,使Fe/Pd薄膜形成一定厚度的Fe-Pd扩散层,同时使Fe/Pd薄膜内部结构从化学无序的fcc相转变成有序的fct相,从超顺磁性变成铁磁性。本文采用不同的热处理工艺对试样进行真空热处理,观察膜层表面形貌、断面形貌和相转变,确定最佳热处理工艺为500℃保温15min,并采用沉积薄膜的同时在沉积室内加热500℃进行真空热处理,用X射线衍射,扫描电镜,电子能谱研究了Fe/Pd多层膜的晶体结构,形貌和成分,用CTCC-1数字磁通磁场测量仪测量了所制备的样品的磁性。成功地形成了具有fct结构的FePd有序相,获得具有较高磁能积的永磁体。 制备Fe和Pd单层膜,分别采用称重法和扫描电镜分析法测量膜层厚度,利用单位时间内制备的Fe和Pd膜的膜层厚度计算Fe和Pd膜的沉积速率,然后在制备Fe/Pd多层膜薄膜中,利用沉积时间和电弧电流控制不同膜层的厚度,以制备Fe和Pd原子比比为1比1的fct结构的FePd磁性薄膜。 本文为了探索不同膜层数与剩磁的量效关系,制备不同膜层数的Fe/Pd多层膜,经热处理后,检测剩磁值及表面磁场强度,得到了不同剩磁的Fe/Pd薄膜,在316L不锈钢基体和纯钛基体上Fe/Pd薄膜剩磁都随着膜层数的增加而增加,当膜层数相同时,在316L不锈钢基体上Fe/Pd薄膜的剩磁高于纯钛基体上Fe/Pd薄膜的剩磁。分析其磁性能及微观组织形貌,确定最佳涂层工艺。利用此工艺在支架上镀磁性膜,并进行血液相容性的研究,溶血率测试和动态凝血时间测定表明沉积Fe/Pd生物磁性膜的316L不锈钢支架的血液相容性明显好于未镀膜的316L不锈钢支架。
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