NiTi形狀記憶合金薄膜的制備及其在生物微機電系統(tǒng)中的應用基礎研究.pdf

1、隨著科技的飛速進步，21世紀將成為生命科學、微電子技術、材料科學等交叉融合發(fā)展的黃金時代。應運而生的生物微機電系統(tǒng)（bio micro-electro-mechanical systems, BioMEMS），是一種能將復雜的醫(yī)學診療過程集成在微觀的空間中使其智能化、信息化的技術，目的是為人類提供更便捷、無痛苦、安全可靠的診療方法。NiTi形狀記憶合金是一種醫(yī)用金屬材料，具有獨特的形狀記憶和良好的生物相容性。制成薄膜后，它在保持形狀記憶

2、性能的同時，較大的比表面積還彌補了塊體形狀記憶材料溫度響應效率低的缺點。因此，對NiTi薄膜在BioMEMS應用的研究已經開展并初具規(guī)模。本實驗就NiTi薄膜的制備及在BioMEMS中的應用做了一些基礎研究，具體如下： 1. 磁控濺射法制備NiTi形狀記憶薄膜，系統(tǒng)地研究并總結了濺射參數（功率、氣壓、基片和靶材）對薄膜成分、厚度及性能的影響。研究了NiTi薄膜及器件的光刻法加工工藝。 2. 用XRD法研究薄膜室溫組織的變

3、化，探討濺射參數及不同薄膜成分和熱處理條件對NiTi薄膜室溫組織和相變溫度的影響。得到的結論包括：薄膜的室溫組織隨著Ti含量的升高呈現(xiàn)從奧氏體向馬氏體轉變的過程，說明馬氏體相變的溫度隨著Ti含量的升高而升高；在本實驗的條件下，薄膜濺射態(tài)擇優(yōu)形成了奧氏體（200）面取向的晶體。 3. 觀察薄膜的微觀形貌，探討了濺射參數對薄膜微結構的影響。結果包括：較高的濺射氣壓使薄膜形成了島狀的微觀結構，使薄膜變得多孔疏松；濺射功率的降低使薄膜的

4、島狀結構變得細密；基片的加熱可以使薄膜結構致密化，在未加熱的基片上形成的薄膜多孔，且存在大量微裂紋。 4. 提出了一種以NiTi薄膜驅動的生物微機電載藥元器件，實現(xiàn)藥物的可控釋放，并利用有限元模擬軟件進行仿真模擬。本實驗通過系統(tǒng)地研究和分析，有效調整了薄膜磁控濺射的工藝參數，從生長機制的角度討論了濺射參數對薄膜微結構及性能的影響。提出一種以可控載藥為基礎的NiTi薄膜智能微型載藥元件的設計，為NiTi薄膜在生物微機電系統(tǒng)的應用開