[發(fā)明專利]一種親水非晶碳膜及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111544750.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114196937A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春春;楊挺;王濤;張?jiān)骑w
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心
• 主分類號(hào): C23C16/26
• 分類號(hào): C23C16/26;C23C16/56;C23C16/50;C23C14/06;C23C14/22;C23C14/34;C23C14/58
• 代理公司: 合肥匯融專利代理有限公司 34141
• 代理人: 張雁

本發(fā)明提供一種親水非晶碳膜及其制備方法，涉及金屬涂層材料制備技術(shù)。所述親水非晶碳膜為含硅的類金剛石碳薄膜，且親水非晶碳膜的制備方法包括在非晶碳膜中摻雜硅原子，然后通過(guò)等離子氧或氧的離子束對(duì)薄膜進(jìn)行活化等步驟。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，所制得的薄膜具有優(yōu)異耐腐蝕性同時(shí)具有永久親水性，使涂層可應(yīng)用于三類醫(yī)療器械表面親水改性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬涂層材料制備技術(shù)，具體涉及一種親水非晶碳膜及其制備方法。

背景技術(shù)

由于類金剛石(DLC)薄膜具有高硬度、潤(rùn)滑性、電阻和良好的耐磨性，表面光滑，并且可以在低溫下合成，因此它是一種用于各種工業(yè)領(lǐng)域的涂層材料。此外，DLC薄膜具有其表面的優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的生物相容性和對(duì)血液的相容性，當(dāng)其在體內(nèi)與細(xì)胞等接觸時(shí)不會(huì)引起副作用。

因此，已嘗試將其用作生物涂層，例如用于活體的插入或替換材料的表面層，這就要求涂層具有較好的親水性能，才能防止(血液等)液體在表面附著從而防止血栓的產(chǎn)生。

目前，類金剛石薄膜的親水性能較差，接觸角大都在60°左右，很難滿足第三類醫(yī)療器械的親水性要求。

有人用等離子體氧或者氮，對(duì)非晶碳膜進(jìn)行活化處理，碳膜表面的親水性得到改善，但其持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，24h后會(huì)恢復(fù)原有親水性，這種方法對(duì)于涂層的應(yīng)用帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種親水非晶碳膜及其制備方法，通過(guò)在非晶碳膜中摻雜硅原子，然后通過(guò)等離子氧或氧的離子束對(duì)薄膜進(jìn)行活化。硅的摻雜提高了非晶碳膜的耐腐蝕性能，而氧原子活化使非晶碳膜形成永久親水性，使涂層可應(yīng)用于三類醫(yī)療器械表面親水改性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種親水非晶碳膜，所述親水非晶碳膜為含硅的類金剛石碳薄膜，其含有存在于薄膜表面上的碳原子和硅原子的化學(xué)鍵，且所述薄膜內(nèi)部和表面含有硅原子，該原子向所述薄膜表面提供親水性。

優(yōu)選的，所述所述薄膜中的硅含量范圍為1.0at.％至2.5at.％，如果硅含量過(guò)小，非晶碳膜的耐腐蝕性能較低，表面的親水性容易消失，而如果硅含量超過(guò)17at.％，薄膜中SiC團(tuán)簇的尺寸過(guò)大，則導(dǎo)致力學(xué)和化學(xué)特性惡化。

優(yōu)選的，所述薄膜表面粗糙度為10nm至20nm。

優(yōu)選的，所述薄膜表面Si-O鍵占比范圍為30％至60％。

所述親水非晶碳膜的制備方法包括以下步驟：

(1)薄膜的形成：使用基板將硅原子摻入類金剛石薄膜中，形成摻硅類金剛石薄膜備用；

(2)活化處理：采用等離子體或離子束對(duì)在上述薄膜表面進(jìn)行活化激活處理，產(chǎn)生存在于膜表面的碳原子和硅原子的化學(xué)鍵。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中形成摻硅類金剛石薄膜的原料為苯氣體和硅烷混合。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中摻硅類金剛石薄膜的制備方法為等離子體化學(xué)氣相沉積、等離子體合成、濺射合成、自濾波電弧合成或離子束沉積中的任意一種或其任何組合。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中采用等離子體處理時(shí)腔室內(nèi)的壓力范圍為0.1Pa至10Pa，偏置電壓范圍為-100V至-800V。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中采用離子束激活薄膜表面的時(shí)，腔室內(nèi)的壓力為10^-7Pa-10Pa，電壓為100V-50kV。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中采用的等離子體、離子束分別為等離子氧和氧的離子束。

本發(fā)明提供一種親水非晶碳膜及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)在于：