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铜离子注入马氏体不锈钢制备抗菌功能材料的研究

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目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

引言

1.1抗菌材料的概况

1.1.1抗菌材料的定义

1.1.2抗菌材料的分类

1.1.3抗菌材料的制备及应用

1.2抗菌不锈钢的研究现状

1.2.1抗菌不锈钢的定义

1.2.2抗菌不锈钢的制备及应用

1.2.3整体添加抗菌剂制备抗菌不锈钢存在的问题

1.3抗菌性能的评价方法

1.4抗菌机理

1.4.1银系抗菌材料抗菌机理

1.4.2氧化钛光催化抗菌机理

1.4.3含铜抗菌不锈钢的抗菌机理

1.5离子注入

1.5.1离子注入的原理及特点

1.5.2离子注入的应用

1.5.3离子注入制备含铜抗菌不锈钢意义

1.6本研究的内容及目的

第二章试验方法及工艺

2.1试验材料与试样制备

2.2离子注入设备及原理

2.3注入元素及其工艺

2.4抗菌处理试验

2.4.1抗菌处理试验设备

2.4.2抗菌处理工艺

2.5抗菌性试验

2.5.1试验菌种

2.5.2培养基

2.5.3菌液的制备

2.5.4试验步骤

2.6注入层的微观分析方法

2.6.1小掠射角X射线衍射(GXRD)分析

2.6.2扫描电子显微(SEM)分析

2.6.3透射电子显微镜(TEM)分析

2.6.4俄歇电子能谱(AES)分析

2.7抗菌机理分析

2.8腐蚀试验

第三章试验结果及分析

3.1抗菌试验结果

3.2注入能量和剂量对抗菌效果的影响

3.2.1注入层铜离子深度的理论计算

3.2.2离子注入中增强扩散效应对注入元素分布的影响

3.2.3注入能量和剂量对抗菌效果的影响

3.3抗菌处理对抗菌效果的影响

3.3.1抗菌处理工艺及抗菌处理后的抗菌结果

3.3.2抗菌处理温度对抗菌效果的影响

3.3.3保温时间对抗菌效果的影响

3.4离子注入及抗菌处理后的表面形貌及微观组织

3.4.1注入层表面铜的分布

3.4.2离子注入及抗菌处理后注入层的XRD分析

3.4.3抗菌处理后注入层的TEM分析

3.4.4注入层的AES测试分析

3.5铜离子的抗菌机理

3.5.1抗菌材料的抗菌机理

3.5.2细菌的组织结构

3.5.3注入层铜离子的抗菌机理

3.5.4菌种对铜离子抗菌的影响

3.6离子注入及抗菌处理对耐蚀性的影响

第四章结论

参考文献

致 谢

附 录

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摘要

该文研究了马氏体不锈钢2Crl3采用60、100keV注入能量和剂量(0.2~5.0×10<'17>ions/cm<'2>)铜离子注入后的抗菌性能.分析了不同Cu离子注入参数及抗菌处理工艺对不锈钢抗菌效果的影响,用GXRD和TEM及AES分析了注入层中Cu的相组成、微观结构及浓度分布.采用琼脂平板法测定试样抗菌性能,用生物透射电子显微镜观察Cu离子的抗菌过程,探明铜离子注入不锈钢的抗菌机理.试验结果表明,未注入的原始试样不具有抗菌效果,铜离子注入不锈钢中饱和注入量为最佳注入剂量,采用饱和注入量注入的不锈钢,未进行抗菌处理也表现出优良的抗大肠杆菌效果,但对金黄色葡萄球菌的效果不佳.最佳抗菌处理工艺为500℃保温4h,对100KeV注入能量,5.0×10<'17>ions/cm<'2>注入剂量的不锈钢进行抗菌处理后,不锈钢表现出优异的抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌效果,减菌率均在99﹪以上.铜离子注入不锈钢表面后,铜以固溶形式存在注入层中;经抗菌处理后,铜生成新的相,以化合物及原子的形成存在,它们是Cu、Cu<,9.9>Fe<,0.1>及Fe<,4>Cu<,3>、,这些相统称为铜离子注入制备抗菌不锈钢的抗菌相.铜离子的抗菌机理是破坏细胞壁和细胞膜并使其增厚,细胞发生变形、断裂甚至细胞核消失,组织液溢出,导致细胞死亡.盐干湿循环试验结果表明,铜离子注入不锈钢及后续的抗菌处理后,不锈钢保持了原有的良好的耐腐蚀性能.该研究由国家自然科学基金资助.

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