NiTi基C型聚对二甲苯材料的等离子体处理初探

NiTiNiTi基基C C型聚对二甲苯材料的等离子体处理初探型聚对二甲苯材料的等离子体处理初探 第26卷第6A期1996丰11月东南大学学报JOURNAL OFSOUTHEAST UNIVERSITYV o1 26NOV No 6A1996NiTi基C型聚对二甲苯材料的等离子体处理初探77邵力为 东南大学分析测试中心 南京210018 江苏省化工研究所 南京21 0024 吴宗汉 糸南大学枷理泉 南京210018 摘要研完了等离子体处理对n iti基c型聚对二甲聚对二甲苯膜界面结合 c型聚对二甲苯膜表面荷 电性及浸坷性的影响 结果表明 等离子体处理适用于压用功能材 料领域l化学气相沉积一层c型聚对二甲苯膜 2 表面荷电性测试的 样品 加工为30mm 5mm的铜国1射频等离子体装置示意国圆片 表 面抛光洗净后 化学气相沉积一层c型聚对二甲苯膜3 等离子体处理 装置为自制射频等离子体系统 如图1所示 样品室为玻璃钟罩 通 过高真空阀1与机械泵相连 微调真空阀2控制通入的氩气 3为放气 阀 射频电源频率为 国家自然科学基盘资助项目 1g96 03 04 修改犒收到日期1996 06 20蔓96东南大学学报第26卷10mhz 射频功率为o 500w 系统的气 压由低真空电阻真空计4进行监视 2结果与分析2 1材料组分和结 构图 2 图3和图4分别为未经等离子体处理的 1 等离子体处理1h的2与等离子体处理2h的3niti样品表面的aes深 度剖析谱图 由三者比较可知 等离子体处理对niti表面的垂8o离 子刻蚀时间 r ain西21样品aes深度剖析固32样品aes深度剖析ti ni比值有很大影 响 它可以引起niti合金在表面薄层内 约200a范围 即图中10r ain刻蚀时间范围内 ni ti比的增大 这使表面层活性增大 有利 于niti合金表面与c型聚对二甲苯膜的结合 附表为上面述3种样品 的sem能谱分析结果 它与aes的分析有较相似的结果 其次 作为 直流等离子体处理 其电极的成分将会沉积到被处理样品的表面 由图3和图4可以看出 随着时间的增长 al元素沉积的厚度也在增 加 从医用材料要求来看 al元素对人体不利 固此无论是直流等 离子体装置还是射频等离子体装置 不宜采用铝电极或铝支架 2 2材料表面形貌图5为niti合金表面未经等离子体处理 经0 5h处理 和经2h处理的sem表面形貌图 由三者比较可知 经过一定时间等离 子体处理后 离子刻蚀时间 r ain圜43样品aes深度剖析表1niti台金sem元素wt 分析比较嗣第6a 期邵力为等niti基c型聚对二甲苯材料的等离子体处理初探97nm表面 的颗粒度有较明显的增大 这种适当的表面粗糙度将会有利于niti 基与c型聚对二甲苯膜的结合 图6为已经涂复c型聚对二甲苯膜表面 的3种样品sem表面形貌比较 它与上述niti表面的处理工艺一样 a 为未经处理 b 处理0 5h c 处理2h 这里同时显示出c型聚对 二甲苯膜表面颗粒度的增大 而且改变的程度比niti台金更明显 预计这种表面颗粒度的增大将会与该材料表面的浸润性有一定的关 系 圈 b 囤5niti合金表面形貌比较 墨圈2 3表面浸润角 则定圈6c型聚对二甲苯膜表面税比较这里的样品均是niti基c型聚对 二甲苯膜的样品 是在射频等离子体装置中进行表面处理的t其中 1 2样品处理lr ain 3 4样品处理3r ain s 6样品处理5r ain 等离子体处理的ar压强为1000pa 功率7w 频率10mhz 样品 均放在接地电极端 从表2中的表面浸润角测定结果看 等离子体处 理时间增长会引起表面浸润角的增大 而随着样品存放时间的延长 表面浸润角也呈增加趋势 由上述的测定来看 可以摸索获得晟佳 表面浸润角的等离子体处理工艺和决定样品允许存放的期限 据文 献报道 较好生物相容性的材料表面浸润角为55o 7o 今后我们还 将深入进行这方面的研究 98东南大学学报第26拳衰2c型聚对 甲苯 膜衰面漫润角 测定对照衰2 4表面荷电性的测定本实验运用日本 川口精机株式会社制造的sp一216型表面电位测定仪进行表面荷电性 测定 测定的探头直径为如 1mm 探头可以沿着纵向和横向移动 测定的样品必须设置一块相同厚度和直径的标准样块 这里选择 30 mm 5mm的铜圆块 样品的表面必须抛光 测定时先把标准样块放在 探头下面加上1o v电压 调节探头到一定高度使探头拾取信号 然后撤去10v电压和 标准样块 放入被测样品进行表面荷电性的测定 这里的被测样品 均为表面深复c型聚对二甲苯膜的圆铜块 样品的背面必须具有良好 的导电性 图7和图8分别为未经等离l上巳世 v十2o10 o j 一10 2o纵向 一2O1O0一1O一2C i位 V十圈71样品表面荷电对比向电位 V一1050 横 5 1o fjxx0 10 2o l位 v 圈82样品表面荷电对比第6a期邵力为等niti基c型聚对二甲 苯材料的等离子体处理初探99子体表面处理的1和经等离子体表面处 理3r ain的2样品表面荷电性测定的对照 图中实线表示未经处理的测试 结果 虚线表示经处理3r ain后的测试结果 由图所示 两者都有横向位置和纵向位置的测定 对比 由上述测定结果可知 未经等离子体处理的样品表面均带正 电荷 而经过等离子处理3r ain的样品表面均呈现出负电性 这与良好生物相容性材料表面应具 负电荷的要求是相符合的 也为今后获得最佳负电性的工艺处理规 范提供了实验的依据 3结论1 等离子体处理对niti合金表面层ti ni比值增加和表面颗粒度增大的作用结果 有利于niti合金与c型聚 对二甲苯膜的结合 2 等离子体处理可以使c型聚对二甲苯膜表面呈 现负电性并改善了表面的浸润性 这对改善材料表面的生物相容性 具有很大的实用价值 参考文献1朱士尧编著 等离子体物理基础 北京科学出版社 1983 2今井Jl 三著国外医学 生物医学工程分册 同成飞译 198 5 2 5 2543邹翰 国外医学 生物医学工程分册 1992 9 5 251the preliminary researchon plasma treatedniti base polychloro p xylylene shaoliwei ana lysisand testcentre rheast universitytning210018 chen xigu liyun jiangsu chemi l technologyresearch institute nanjll1g210024 w uzonghan department ofphysi cstsoutheast unive ty nanj g210018 abstract theinf luenceof plasmatreatment0n interfacebinding ofniti base polychloro p xylylene surface chargeand wettingangle ofpolychloro p xylyene filmwas studied results showthat p