【正文】 有機(jī)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(dá)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。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(duì)樣品進(jìn)行表面改性，通過對(duì)不同堿處理時(shí)間改性后的樣品進(jìn)行表面能研究，獲得處理時(shí)間對(duì)樣品表面能的影響。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)。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(shí)驗(yàn)部分 13 本文的研究路線圖 13 實(shí)驗(yàn)方法及過程 13 實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)表 13 13 基體材料的準(zhǔn)備 14 鈦氧膜的制作與堿處理 14 接觸角的測(cè)量 15 表面能的計(jì)算 163 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 194 結(jié)論 21致 謝 22參考文獻(xiàn) 231 緒論 鈦氧膜的研究現(xiàn)狀TiO2有獨(dú)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］。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(jìn)行，并且反應(yīng)速度快,對(duì)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］。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。 氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu)氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu)如圖11所示［4］。（金紅石相）、（銳鈦礦相）。銳鈦礦結(jié)構(gòu)是由TiO6八面體共邊組成，而金紅石和板鈦礦結(jié)構(gòu)則是由TiO6八面體共頂點(diǎn)且共邊組成。圖12 金紅石型晶體結(jié)構(gòu)圖［5］銳鈦礦型氧化鈦氧離子作立方最緊密堆積，鈦離子位于八面體的空隙中，其配位數(shù)為6。圖13 銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)圖 鈦氧膜的制備目前已有多種技術(shù)可以用來制備鈦氧膜，主要可以分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。 非平衡磁控濺射法磁控濺射是上世紀(jì)七十年代后期發(fā)展起來的一種先進(jìn)的工藝技術(shù)，利用了交叉磁場(chǎng)對(duì)二次電子的約束作用，大大提高了二次電子與工作氣體的碰撞幾率。整個(gè)系統(tǒng)在陰陽極之間加上幾千伏的直流電后產(chǎn)生輝光放電，由放電形成的正離子在電場(chǎng)作用下朝著陰極（靶材）方向加速，并轟擊陰極，在離子的轟擊下，材料從陰極上打出來（主要是以中性原子的形式，部分是以離子的形式），被濺射出來的離子冷凝在放置于陽極的基片上就形成薄膜。這樣二次電子到達(dá)陽極的路程大大地增加了，碰撞氣體并使氣體電離的幾率也增加了，因此二次電子的第一個(gè)作用也就大大地提高了，而二次電子在經(jīng)過多次碰撞后本身的能量已基本耗盡，對(duì)基片的撞擊作用也就明顯地減少了。在這種情況下，不封閉的磁力線從陰極周邊指向工件，電子沿該磁力線運(yùn)動(dòng)，極大地增加了電子與靶材原子和分子的碰撞機(jī)會(huì)，使得離化率大大提高。采用溶膠凝膠法制備鈦氧膜的基本步驟是,先將前驅(qū)體溶于有機(jī)溶劑中，加入蒸餾水使前驅(qū)體水解形成溶膠。以無機(jī)鹽TiCl4為前驅(qū)體時(shí),其水解聚合反應(yīng)如下式所示［13］：水解反應(yīng)：TiCl4+nH2O→Ti(OH)nCl4n+nHCl 聚合反應(yīng)：Ti(OH)Cl3+Ti(OH)Cl3→(Cl3)TiO(Cl3) 微弧氧化法微弧氧化［14］又稱等離子體微弧氧化、微等離子體氧化或火花放電陽極氧化，還有人稱為微弧放電氧化，該技術(shù)是最近十幾年在陽極氧化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但兩者在機(jī)理、工藝、以及膜層性能等方面都有許多不同之處。