【正文】 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）題 目： 堿處理對鈦氧膜表面能的影響 摘 要近年來，鈦及其合金被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、電子及光學(xué)等領(lǐng)域。經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，鈦的許多優(yōu)異的性能與其表面的一層氧化膜有關(guān)。本文采用微弧氧化的方法在純鈦表面制備鈦氧膜樣品，然后采用堿處理法對樣品進行表面改性，通過對不同堿處理時間改性后的樣品進行表面能研究，獲得處理時間對樣品表面能的影響。結(jié)果顯示，與未經(jīng)處理的鈦氧膜樣品相比較，堿處理后的樣品的親水性明顯要要優(yōu)于前者，而表面能要稍大于未經(jīng)處理的樣品，表面能中的色散分量所占比值有所下降。同時，通過比較不同堿處理時間下的鈦氧膜樣品的表面能，發(fā)現(xiàn)隨著處理時間的增長，樣品與測試液體的接觸角的變化呈下降趨勢；而表面能雖然隨處理時間的增加有一定的增大，但是增幅不大，并且處理時間為120分鐘樣品的表面能甚至還有所減小；但是表面能的極性分量與色散分量之比卻隨時間的增加而增大。關(guān)鍵詞：鈦氧膜；堿處理；微弧氧化；表面能AbstractIn recent years, titanium and its alloys are wildly used in medical, electric and optical fields. Many researches about titanium and its alloys have been developed. It is found that its many outstanding performances are related with one kind of oxide film on its surface. There are many kinds of methods to prepare TiO films. In this paper，the method of microarc oxidation was used to prepare TiO films on the pure titanium substrate. And then the alkali treatment method was used to modify the surface of TiO films. By studying the surface energy of samples prepared under different alkalitreated time, it will be concluded that how the surface energy is influenced by the alkali treatment process. The results showed that the hydrophilicity of the samples of alkalitreated is significantly better than that of untreated samples. In addition, the surface energy of the alkalitreated is slightly larger than that of untreated, while the ratio of the dispersion ponent in its surface energy declined. Meanwhile，paring the surface energy of samples under different alkali treatment time, it is found that the contact angle between the samples and the test liquid shows a downward trend with the increase of alkalitreated time. On the other hand, though there is some increase in surface energy, the value is slight. Still the surface energy of the sample whose treatment time is 120 minutes decreased while the ratio of polar ponent to dispersion ponent of surface energy increased.keywords：TiO film；alkali treated；microarc oxidation；surface energy目 錄1 緒論 1 鈦氧膜的研究現(xiàn)狀 1 2 氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu) 2 氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu) 2 鈦氧膜的制備 3 非平衡磁控濺射法 4 溶膠凝膠法 5 微弧氧化法 6 鈦氧膜的表面改性工藝 10 等離子注入法 10 化學(xué)處理法 11 本論文的研究內(nèi)容和意義 12 本文的研究內(nèi)容 12 本文的研究意義 122 實驗部分 13 本文的研究路線圖 13 實驗方法及過程 13 實驗的工藝參數(shù)表 13 13 基體材料的準備 14 鈦氧膜的制作與堿處理 14 接觸角的測量 15 表面能的計算 163 實驗結(jié)果與分析 194 結(jié)論 21致 謝 22參考文獻 231 緒論 鈦氧膜的研究現(xiàn)狀TiO2有獨特的光學(xué)、電學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，已廣泛用于電子、光學(xué)和醫(yī)學(xué)等方面［1］。例如，作為氧傳感器用于濕敏、壓敏元件及汽車尾氣傳感器；作為光催化劑,可實現(xiàn)有機物的光催化降解，具有殺菌、消毒和處理污水等作用；利用其親水親油的“雙親”特性，可使鍍有鈦氧膜的物體具有自清潔作用，從而達到防污、防霧、易洗和易干等目的；而金紅石相鈦氧膜是很好的人工心臟瓣膜材料。對于TiO2的研究主要集中在制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用等方面。而在TiO2性能方面的研究,尤以對其光催化性能和生物相容性的研究最為豐富。作為半導(dǎo)體光催化劑，納米TiO2薄膜可以利用部分太陽光能,使反應(yīng)在常溫常壓下進行，并且反應(yīng)速度快,對污染物治理徹底,沒有二次污染，十分符合環(huán)境治理中高效率低消耗的要求［2］。加之TiO2具有高活性、安全無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定(耐化學(xué)及光腐蝕)、難溶、成本低等優(yōu)點,因此被公認為是環(huán)境治理領(lǐng)域中最具開發(fā)前途的環(huán)保型光催化材料。TiO2作為光催化劑最初采用的是懸浮相，但這種懸浮相的光催化劑存在難攪拌、易失活、易團聚和回收困難等缺點，嚴重地限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。制備薄膜型光催化劑是解決這一問題的有效辦法，TiO2的薄膜型光催化劑已引起人們的極大興趣。近年來的研究表明鈦氧膜不僅在電子學(xué)、光電子學(xué)、太陽能利用、傳感器、光潔凈等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，而且在迅猛發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)材料中也扮演著重要的角色。TiO膜作為生物活性材料在生物體內(nèi)可以長期穩(wěn)定存在且不與生物組織發(fā)生物化反應(yīng)，即具有良好的生物相容性，但其缺點在于植入生物體內(nèi)后，不能有效地在材料表面形成有正常的細胞并維持長期的活性［3］。國內(nèi)外很多的研究者采用各種表面改性工藝方法，對材料表面進行生物活化或有機/無機復(fù)合等使材料表面掛帶—COOH、—OH、—NH2等反應(yīng)性基團，然后通過形成共價鍵使生物分子如蛋白質(zhì)、多肽、酶和細胞生長因子等固定在材料表面，充當(dāng)鄰近細胞、基質(zhì)的配基或受體，在材料表面形成一個能與生物體相適應(yīng)的過渡層，以達到活化鈦氧膜表面的效果。目前，對鈦氧膜的表面改性方法主要包括離子表面注入法，堿處理以及