多孔硅表面织构及其润湿性、耐腐蚀性和生物相容性研究

CORC > 兰州化学物理研究所 > 中国科学院兰州化学物理研究所 > 固体润滑国家重点实验室

题名	多孔硅表面织构及其润湿性、耐腐蚀性和生物相容性研究
作者	王富国
学位类别	理学博士
答辩日期	2010-05-18
授予单位	中国科学院研究生院
导师	张俊彦
关键词	多尺度结构多孔硅超疏水表面耐腐蚀性生物相容性 Multiscale structures Porous silicon Superhydrophobic surface Corrosion resistance Biocompatibility
学位专业	物理化学（含：化学物理）
中文摘要	1. 基于荷叶表面微纳结构的“二元协同”原理，通过电化学刻蚀和戊烷干燥的方法，我们在硅表面上构建了类似荷叶的、在一定范围内尺寸可调的乳突状微纳结构（4-60μm）；经过后续十八烯修饰，这些表面获得了良好的超疏水性能（接触角：151.4-160.2^o）。对表面裂化过程的详细考察表明：大孔诱导下毛细管压差局部释放、孔隙率的梯度变化和倒金字塔结构界面的形成是多孔硅表面发生表面织构的主要原因。 2. 不同结构和润湿性的表面在0.1% NaOH、0.1%NaCl 和0.1%HCl 溶液、以及H₂O 中的电化学阳极极化行为的研究表明：具有微纳结构的超疏水多孔硅表面具有良好的耐腐蚀性。同时，对不同结构和润湿性的表面在模拟人体体液（SBF）中的电化学极化行为的研究表明：疏水表面比亲水表面耐腐蚀；疏水表面中表面越粗糙、亲水表面中表面积越小，表面的耐腐蚀越好。 3. 对不同结构和润湿性表面上成骨细胞生长的研究发现：具有纳米结构的疏水多孔硅表面对细胞生长最有利，其次是具有微纳结构的超疏水多孔硅表面，这说明细胞的生长需要一定的表面粗糙度，但并不是说表面越粗糙越好；而纳米孔结构、微纳结构的超亲水多孔硅表面，还没有光滑的硅片表面对细胞的生长有利，这主要和多孔硅的降解和表面结构不稳定有关；而多巴胺（DA）和聚乙二醇（PEG）修饰的亲水微纳结构多孔硅表面的对比则说明：PEG 表面对细胞生长有利；同时，PEG 和DA 修饰的表面和十八烯单分子层修饰的表面的对比说明：多孔硅表面修饰薄膜较厚对细胞的长时间培养有利。 4. 对多孔硅形成过程中n-Si 的电阻率、背光照射、电化学刻蚀电流密度和HF溶液浓度的影响的考察发现：光激发和电场激发共同作用下的载流子供应机制是多孔硅表面上两种孔和倒金字塔结构界面形成的原因，也是多孔硅表面微纳结构形成的物理原因。
学科主题	微纳结构构建及其润湿性研究
公开日期	2012-11-07
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1681]
专题	兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	王富国. 多孔硅表面织构及其润湿性、耐腐蚀性和生物相容性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010.