1军事科技大学光电研究所。J.Dbrowski,

2冶金与材料科学研究所A.KrupkowskiPAS，

3克拉科夫AGH科技大学摩擦学和表面工程实验室，

4心脏外科发展的基础教授ZbigniewaReligi，

5ELHYSSpzo.o.

作为研究任务的一部分开展的工作，题为：

“开发用于改性聚合物表面和钛生物材料的技术，以永久降低长期可植入心脏假体中的凝血风险，以支持心脏的工作”

概要

该论文比较了两种具有高碳含量的缓冲层，它们是通过两种不同的等离子体方法使用混合方法(HPLD)进行激光薄层沉积的系统产生的。军事科技大学光电研究所的混合薄层沉积装置可以通过三种独立的方法进行沉积：使用ArF激光(λ=nm)的激光烧蚀(PLD)、磁控溅射(MS)和通过化学气相沉积，辅以来自发生器RF13.56MHz(RFCVD)的辐射。这项工作比较了MS和RFCVD方法嵌入的层。所生产的层具有比为PUG-PUG材料组（PUG-具有机械摩擦石墨的聚氨酯）获得的系数值更低的动态摩擦系数值。

使用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析所产生层的物理化学参数表明，MS产生的层是类石墨层，而通过RFCVD沉积的层是类聚合物层(PL-C)。由RFCVD方法生产的层的动态摩擦系数值几乎是PUG-PUG层的两倍。在通过MS方法生产的层的情况下，动摩擦系数也低于PUG-PUG层，但比通过RFCVD方法生产的层差。

一、简介

POLVAD型人工心室[1]于年在波兰的四个心脏外科中心使用：华沙心脏病研究所、扎布热西里西亚心脏病中心、格但斯克医科大医院.这些腔室是气动装置（图1a），配备两个人工阀门。患者的血流通过一层由三个薄箔组成的薄膜与高压（可变）压力区隔开（图1b）。

图1.a)人工心脏心室视图，

图2.b)说明人工心脏的工作原理

隔膜下方压力的增加导致隔膜移动，从而导致血液被迫进入体内。隔膜下方的压降使其向相反方向移动，从而确保血液从静脉系统通过瓣膜流入人造心脏腔室。隔膜受到三个因素的影响，加速了制造隔膜的材料磨损。由于其持续运作，它会随着心率反复膨胀。因为血液是一种含有氧自由基的氧化剂，所以在血液一侧工作的箔片会受到加速腐蚀。此外，在膜的强制变形过程中，箔片表面相互摩擦，这可能导致箔片受到机械损伤。三层薄膜系统提高了患者的安全性，因为较薄的聚氨酯薄膜更能抵抗多次变形造成的磨损，而且三层薄膜比一层较厚的薄膜更不可能被完全穿孔。在人工心脏的现有解决方案中，为了降低箔片之间的摩擦系数，将石墨粉磨入箔片的粗糙表面。然而，石墨粉末有结块的趋势，这增加了箔穿孔的可能性。

作为已实施项目的一部分进行的工作的目的是在“ChronoFlexAR/LT”类型的柔性聚氨酯基材上进行功能涂层。计划的涂层是为了增加聚氨酯材料在外部物理和化学因素影响下的耐磨性。假设基材-层系统的协同作用会增加，因此该系统将保持聚氨酯基材的柔韧性，同时降低表面摩擦系数并提高耐磨性。制造盖子的材料是在各种条件下使用各种方法进行碳沉积的。碳的软石墨相(sp2)的摩擦系数比聚氨酯低得多。本研究中包含的研究还表明，可以生产出动摩擦系数低于PUG-PUG系统的动摩擦系数的碳层。所产生层的特性取决于所使用的沉积方法、工艺参数和沉积材料的材料相。

碳层沉积在其上的目标元件是人造心脏膜，在交替变形的条件下工作。与聚氨酯类似，所生产的层应能抵抗多种交替变形，最重要的是，它们应以永久方式连接到基材，排除分层的可能性。因此，研究集中在生产与聚氨酯基材化学键合的层。在聚合物基材的情况下，此类层在文献中被称为类聚合物碳层，“类聚合物碳”(P-LC)[2]。P-LC层以两阶段工艺生产。在第一阶段，有必要在基材表面形成自由化学键，而在第二阶段，在从由以下物质组成的气氛中沉积的情况下，附着碳原子或更大化学键的过程反应气体（甲烷、乙烷、乙炔）。由于沉积材料的来源，产生的层主要由碳制成，但其化学成分还包括其他元素，例如：氢、氮或氧。为了在基材中产生自由键，必须为其提供能量。能量可以多种形式提供。在进一步考虑中省略了导致整个基板体积变化的热能。在生产P-LC涂层的情况下，重点是产生不会改变基材深度特性的自由键的方法，即用各种能量因素轰击表面，包括：离子（和原子)、电子并使聚合物表面经受辐射电磁(EM)等离子体发生器类型RF13.56MHz。

当沉积材料的离子（原子）具有足够的能量时，聚合物表面的化学活化也可以是自发的。当使用来自碳靶的PLD和MS等层沉积方法时，粒子的能量足够高以破坏键并产生P-LC层。

当从甲烷气氛中应用RFCVD层时，带电粒子会在13.56MHz射频发生器的电磁场中振动。具有不同电荷的分子可以分开一段称为德拜半径的距离，该距离是等离子体温度和浓度的函数。当德拜半径与射频发生器的电极之间的距离相当或更大时，在电极之间会产生一个电场，其电位范围可以从几伏到几十甚至几百伏。在如此高电位的情况下，电离的气体分子可以被加速到几十电子伏特的能量。

从大气中沉积烃类气体的参数决定了形成的化学键与层生长速率之间的相互关系。

在聚氨酯上生产P-LC夹层涂层的主要技术问题是所用基材的降解温度低，约为C。使用等离子体的物理碳沉积方法，特别是PLD方法，是基于将沉积材料从固体相转变为具有相当高的粒子能量的等离子体相。Thankstotheappropriateselectionoftheprocessparameters,itispossibletoreducetheenergyofthedepositedmaterial,butthereisstillariskofoverheatinganddegradationofthesubstrate.选择所用气体混合物的适当成分和压力，以及对其他工艺参数的正确控制，可以获得满足化学成分和微观结构假设的层。

图2.RFCVD沉积在硅衬底上的层的吸光度。

用FTIR光谱仪通过反射法进行测量

在使用RFCVD方法从甲烷气氛中施加层的情况下，所产生层的化学成分主要由碳、氢和氧组成，并且在较小程度上由氮组成。在通过MS方法沉积的层的情况下，观察到了更大比例的氮。由于RFCVD和MS工艺是在10-2-10-3mbar范围内的压力下进行的，因此实验室中有足够的上述气体使其原子结合到层中。图2显示了通过RFCVD从甲烷气氛中沉积在硅衬底上的层的吸光度。它显示了元素的各种类型的键的存在：H、C、N和O。在-cm-1、-cm-1和-cm-1的范围内，有吸收脂肪族结构的CH2和CH3中的C-H拉伸振动、弯曲振动和摆振动。证明层结构中的高氢含量。在C=C-H体系中观察到C-H伸缩振动在-cm-1范围内的吸收，证明了烯烃或芳烃特有的碳原子之间存在双键。它们的存在也通过与C=C伸缩振动直接相关的-cm-1范围内的峰得到证实。-cm-1和-cm-1范围内的吸收峰分别与C=O和C-O羰基的伸缩振动有关。在-cm-1范围内可见的宽吸收带也非常重要。它的存在表明存在O-H羟基的伸缩振动，并且由于层中氮的存在，也表明存在N-H氨基。该带的大宽度也证明了层结构中存在氢键，这由沉积层的强亲水性证实。

二、代表薄层的沉积

这些层是用混合薄层沉积设备（PLD）（脉冲激光沉积）制成的。该系统包括：两个来自LambdaPhysik的LPXi准分子激光器（具有以下参数：=,EL0,7J,τ~15-20ns,f50Hzlub=nm,EL1,2J,τ~15-20ns,f50Hz);来自KurtJ.Lesker的3英寸磁控管（用作独立层沉积设备以及用于施加梯度层的掺杂设备）；ENI等离子发生器RF13.56MHz；适用于以下气体的Veeco6cm离子源和计量系统：O2、N2、Ar和CH4。沉积过程在配备涡轮分子泵的真空室中进行，从而可以实现约10-6毫巴的无油真空。

三、诊断

使用以非接触模式(TappingMode)操作的VeecoNanoScopeIV原子力显微镜(AFM)对所产生层的表面形貌进行成像，同时对检查表面进行相位成像。IR吸收光谱是用PerkimElmerFourier红外吸收光谱仪(FTIR)获取的，而沉积在硅上的层的测量是使用反射法进行的。使用硅基板是因为聚氨酯基板太厚，对红外辐射不透明，这阻碍了FTIR技术的更广泛应用。使用带有SCIENTAR分析仪的XPSX射线光电子能谱仪和带有铝阴极的PREVACX射线管对所产生的层的化学成分进行分析。在CasaXPS程序中校正了由感应表面电荷引起的X射线光电子记录光谱中特征带位置的变化。在CasaXPS程序中使用参数为5的二次(SG)方法对记录的光谱进行了三次平滑处理。使用相对灵敏度因子(R.S.F.)分别对各层的化学成分进行分析：O1s峰为2.93，N1s峰为1.8，C1s峰为1，并使用Shirley背景截止。动态摩擦系数根据PN-ISO:标准进行测量，经过修改以测试非常小的样品(mm2)。使用配备10N力传感器和用于测量摩擦系数值的适配器的MTSInsight2万能试验机进行了测试。电路图如图3所示。

图3摩擦系数测量台示意图

将由50毫米宽和80毫米长的聚氨酯制成的条带形式的参考材料放置在温度为36.6°C(+/-0.4°C)的加热台上。将尺寸为10x10mm的测试材料粘在边长为10mm、重量为7.85g的酸钢立方体上，对应的压力为0.N。然后在其负载下以参考面上的速度为50mm/min。每个样品测量5次。每次测量的结果是一条曲线，该曲线显示了移动测试材料所需的力与样品移动路径的函数关系。动态摩擦系数被确定为将测试材料移动50毫米距离所需的平均力与加载样品的立方体的压力的商。

使用CSMInstruments（瑞士）的Micro-Combi-Tester进行摩擦学测试。测试是在平面到平面的界面上进行的。测试样品是表面涂有涂层的PU聚合物薄膜。计数器样品是粘在心轴表面上的PU箔，尺寸约为2x2毫米。测试是在四种配置中的往复运动中进行的：

在0.25MPa的压力下与粗糙的PU表面进行摩擦，

在0.05MPa的压力下与粗糙的PU表面进行摩擦，

在0.25MPa的压力下与光滑的PU表面进行摩擦，

在0.05MPa的压力下与光滑的PU表面进行摩擦。

摩擦轨道的长度设置为3mm，滑动速度设置为15mm/min。对于每个测试（材料对配置），进行了个测量循环（通过测量摩擦系数的变化）。该研究的另一个结果是有关所应用涂层的分层程度的信息。

四、实验

使用通过激光烧蚀(HPLD)[3]的混合薄层沉积系统在聚氨酯基底上沉积P-LC型碳层是使用三种可用方法进行的：石墨靶的PLD激光烧蚀，石墨的MS磁控溅射靶和等离子体辅助气相沉积方法，RFCVD，具有两种气氛：甲烷和甲烷和氮气的混合物。

在测试中，采用薄箔形式的“ChronoFlexAR/LT”聚氨酯作为基材。薄膜的表面一侧是“玻璃状”（光滑），另一侧是无光泽（粗糙）。嵌入是在粗糙的一面进行的。由于“ChronoFlexAR/LT”聚氨酯的降解温度较低（约°C），因此必须选择所应用材料的粒子能量，以免导致基材降解。在层的沉积过程中，使用了混合薄层沉积套件的功能，它允许使用具有不同能量的沉积材料的离子和原子。

沉积材料的粒子能量的根本变化是通过各种沉积方法实现的。通过PLD方法沉积的碳颗粒具有最高的能量。PLD法沉积的材料在衬底表面温度Te~2eV，电离度为30-50%[4]，MS和PECVD沉积的碳颗粒温度较低（Te1eV)并且只有微量的电离原子[5]。沉积原子的能量也可以通过改变供应参数和改变实验室内反应气体的压力来改变。使用PLD方法，可以在真空和反应性气氛中应用层。在p~10-6mbar的真空中，可以应用碳层，并且在反应性气氛中-包含氢、氮和氧的层。RFCVD方法可用于从反应性甲烷气氛（也为乙炔）或甲烷和氮气的混合物中生成碳层。RFCVD沉积旨在获得无定形的氢化碳层，当其结构中存在氮时，在文献中称为a-C:H或a-N:H层。采用石墨靶磁控溅射法，以氩气为工作气体，可沉积纯碳层。通过使用氩气和反应性气体的混合物，可以改变沉积层的化学和相组成。MS方法的一个重要优点是能够均匀地覆盖更大的样品表面（直径最大约3英寸）。RFCVD方法可以相对容易地将层应用于聚氨酯人造心脏膜尺寸的三维细节。在这项工作中进行的研究中，通过RFCVD方法生产通过化学键连接到基板的层的可能性尤为重要。

所进行的实验工作的主要目的是确定碳涂层沉积的最佳条件（压力、气流和等离子体能量参数），在这种条件下可以获得所需的涂层而不会产生过程的负面影响本身在降解温度低的聚氨酯基材上。

预期的降解可能是高能粒子轰击聚氨酯表面和漫射紫外线辐射照射的结果。

本文的下一部分介绍了通过RFCVD和磁控溅射方法沉积层的选定样品的结果。样品名称以及沉积过程的参数在标签中进行了总结。1.

Tab.1.RFCVD和MS方法沉积层样品的实验参数列表：

五、研究结果分析

由于摩擦系数值具有重要的功能重要性，因此对所获得结果的分析是从在各种实验条件下沉积层的测量摩擦系数值的呈现开始的。接下来，对显示沉积条件对层的形态影响的数据进行分析。分析仅限于通过两种方法沉积的层：RFCVD和MS。发现这两种方法最适合生产用于与波兰人工心脏相关的功能应用的层。当使用PLD方法施加层时，在温度为Te~2eV的等离子体中，聚氨酯基材很可能会过热，这可能会导致过热材料的分层。

图4采用RFCVD和MS方法沉积层的样品的动态摩擦系数值

表中所列样品的动态摩擦系数的测量结果。图1显示了图4。表中所列样品的动态摩擦系数的测量结果。1如图4所示。此外，图4显示了测试聚氨酯的“玻璃状”和亚光表面的动态摩擦系数值，在与其他样品相同的参考材料上测量，以及摩擦石墨粉（PUG-PUG）的两个亚光聚氨酯表面的动摩擦系数值。获得的沉积层的动摩擦系数值在0.5到1.2的范围内。它们的值受应用层的方法和使用的沉积参数的影响。聚氨酯基材具有最高的动态摩擦系数值。膜的“玻璃状”面几乎为2.1，无光泽面几乎为1.3。造成差异的原因是两个表面的地形不同，图5。

图5未改性聚氨酯膜表面形貌图；a)玻璃体侧的3D成像，b)磨砂侧的3D成像（AFM测量）

对所使用的聚氨酯基材的两个表面进行更详细的分析（图6）表明，“玻璃状”聚氨酯表面具有几乎均匀的相结构，而亚光表面则显示出明显的相分化。发达的砾岩具有与该层的较深表面不同的结构。观察到的差异可能出现在聚氨酯生产的最后阶段，例如与空气直接接触的结果。用石墨粉摩擦膜的无光泽侧可将动态摩擦系数的值降低到约0.9。该值比清洁膜的无光泽面大约低0.4。最低的摩擦系数（约0.5）有一个样品标有字母“K”，并带有一层通过甲烷的射频CVD方法沉积的层。

图6纯二维聚氨酯表面（左）和相位图（右）的成像；a)玻璃面，b)无光泽面（AFM测量）

图4中给出的动态摩擦系数的测量结果还表明，50%的测试样品的动态摩擦系数值高于涂有石墨粉的膜。然而，它没有超过未改性膜的亚光面确定的1.3的值，这很可能意味着这些样品上沉积的层太薄，而基材的特性仍然决定了摩擦系数值。

对动态摩擦系数值的分析，连同通过RFCVD在从“I”到“M”的样品上沉积的层的估计厚度，表明其值随着层厚度的增加而减小。沉积在“I”样品上的层，估计为最薄，具有最高的摩擦系数值。随后，沉积在样品“M”、“J”和“L”上的层的特征在于摩擦系数越来越低。沉积在“K”样品上的层，估计为最厚，具有最低的摩擦系数。其厚度估计约为nm。

图7显示了通过RFCVD从甲烷大气中沉积的较大区域(10×10m)层的三维(3D)图像，图7a、7b和7c使用三种不同的RF发生器功率：30W、60W和80，W.图7d显示了沉积的甲烷和氮气氛层的3D形貌（RF发生器功率60W）。通过RFCVD方法沉积的所有层都具有碎片结构，这是当入射粒子的能量与它们在沉积层中结合的能量相当的情况下的特征。在这种情况下，入射原子可以敲掉先前键合的原子，从而形成微坑。它们还可能导致现有联合体的碎片化，并影响层级增长率。随着粒子下降的更高能量，离子蚀刻过程开始胜过生长过程。图8显示了2D形貌和图7中所示层的相应相位图，放大倍数为10倍。在从甲烷大气中沉积的层的情况下，大的砾岩由大小为-nm的圆形颗粒组成（取决于生长阶段）。

RF发生器的功率分别为：图8a-30W、图8b-80W和图8c-60W，而且对层生长过程没有显着影响。由甲烷沉积的所有层都具有单相结构（相图上的一种灰色阴影）的特征。

图7样品表面的3D成像，通过甲烷和甲烷与氮的混合物的RFCVD方法沉积层：a)样品“I”，b)样品“J”，c)样品“K”，d)样品“L”（测量AFM）

图81x1um表面的2D（左）和相位（右）成像，其中层通过RFCVD方法沉积的甲烷和甲烷-氮混合物：a）样品“I”，b）样品“K”，c)样品“J”，d)样品“L”（AFM测量）

图8d显示了由甲烷和氮气的混合物沉积的层，甲烷流量为20cm3/min，氮气流量为5cm3/min，在60W的射频发生器功率下沉积，与所描绘的层相同在图8c中。两层均由大小相似的颗粒组成，但甲烷和氮混合物的沉积层具有不同的相组成。将2D层形貌的晶粒形状（图8d）与相应的相图进行比较，可以看出单个晶粒由两种材料相组成，最有可能是a-C:H和a-CN:H。在镁掺杂的羟基磷灰石的情况下，观察到类似的少数相掺入晶粒中。掺杂镁的羟基磷灰石微晶被归类为纯羟基磷灰石晶粒[6]。

通过磁控溅射从石墨靶上沉积的层的特征在于比使用RFCVD方法沉积的层更有序、无微坑的表面结构（图9）。它们由相似尺寸的良好分离的联合体制成，大约为3-4m。这些层的生长方式表明，入射离子具有使它们能够占据生长层中自由能低的位置的能量，即多晶生长的可能性。在射频发生器的功率等于W（图9a）和W（图9b）时沉积层，工作气体为氩气，沉积的其余参数与之前相似，列于表格1。更高的发电机功率获得更好的层质量。

图9.石墨靶通过MS沉积的层表面的3D型形貌：a)样品“O”，b)样品“R”（AFM测量）

图10.“R”样品在高放大倍率下（在水槽上）的表面3D型形貌和相应的相位图（右）

图10显示：在射频发生器功率为W的情况下，MS沉积层的砾岩的二维形貌和相应的相图。椭圆形，通过MS方法沉积的砾岩层由均相的平行层组成。

图11.聚氨酯基材化学成分分析（XPS测量）

这种类型的结构以前曾在具有h-BN相结构（有时称为类石墨结构）的氮化硼层中观察到[7]。因此，与通过RFCVD从反应性气氛中沉积的类聚合物层不同，沉积层与来自石墨靶的磁控管方法是层状石墨。

图12.分析样品中的氧气百分比（XPS测量）

图13.分析样品中的氮百分比（XPS测量）

图14.分析样品中碳的百分比（XPS测量）

图15.使用XPS光谱仪对未改性聚氨酯基材获得的C1s碳原子的化学环境

所选层的化学成分基于X射线光电子能谱分析确定。由于无法从氢中记录光电子，因此尚未确定其在各层中的份额。在记录的光谱中（图11），存在来自核心能级1s的光电子的峰，来自氧、氮和碳。图12、图13和图14总结了所选样品组中各个元素的含量。正如这些图所示，各个层的化学成分很大程度上取决于沉积方法和沉积参数。对于RFCVD，氧的比例为16.3至19.7%，氮的比例为1.1至3.9%，碳的比例为77.9至82.2%。在MS与氩气沉积的层中，层中的氧份额相似，范围为15.9%至19.3%。氮的差异最大，在这种情况下，氮的份额在6.4%到15.9%之间。对于MS方法，还观察到碳的比例降低，这证明它被氮取代。

图16.样品“S”的XPS光谱仪获得的C1s碳原子的化学环境，该样品“S”具有通过RFCVD甲烷方法沉积的层

对于纯聚氨酯基材和“S”样品，进行了C1s碳峰分析。根据在C1s带中观察到的化学位移，确定了存在于未改性聚氨酯基材中的官能团（图15）。这些是在测试材料中发现的基本化学基团，嵌入脂肪碳链（-CH2-）中。在样品“S”的C1s带的情况下（图16），其分布假设与未改性聚氨酯的官能团相同。这种影响是由于该样品的C1s碳峰的形状与聚氨酯的C1s碳峰的形状相似。目前的组分峰具有不同的表面积，但在能量轴上的位置几乎相同，这表明沉积层在一定程度上延续了基板的结构。

之前已经表明，当使用反应性气氛时，沉积层的化学成分可能会受到影响。在通过RFCVD方法从反应性气氛（例如甲烷气氛）沉积厚度为几十纳米的层的情况下，由于残留气体残留在沉积层中，因此难以稳定沉积层的化学成分。实验室，这会影响层的化学成分。对实验室压力对MS沉积层化学成分影响的研究说明了这些问题。这些测试是用XPS光谱仪进行的。

磁控管，包括在呈现的测试结果中使用的具有RF13.56MHz电源的磁控管，工作在p~10-2–10-3mbar的压力范围内，在选择类型时有相对较大的自由度工作气体。在所介绍的研究中，氩气被用作中性工作气体。然而，尽管在层沉积过程中使用了高纯度氩气（99.99%），但在所形成的层中却获得了出乎意料的高氧和氮含量（图12和图13）。

实验结果表明，实验室内有足够的氮和氧原子，它们在靶材沉积区电离后，与离子和激发的碳原子以各种方式相互作用，嵌入到所产生的层中。原来，氮在电离后是一种极其活泼的元素。图13显示，在实验室压力p=(5.0±0.5)x10-3mbar下沉积的样品“N”层中，氮的百分比为6.4%。在实验室压力为p=(5.1±0.5)x10-2mbar的情况下，“O”、“U”和“P”层中氮的百分比等于：14.7%、15、9%和15.2%。

图17.“N”基片上沉积层的XPS光谱：a)化学成分分析，b)基于C1s碳峰的化学键分析（MS沉积，p=5.0±0.5x10-3mbar)

图17和图18显示了XPS光谱，显示了在磁控管沉积层期间实验室中的压力对碳原子化学环境的影响，这是基于对C1s带的包络形状的分析而得出的.两个分析层均采用与工作气体相同的氩气流量(20cm3/min)沉积，并且从射频电源13.56MHz(W)向磁控管提供相同的功率。然而，进行沉积的压力不同：“N”样品为(5.0±0.5)x10-3mbar，“O”样品为(5.1±0.5)x10-2mbar。C1s碳带不是太大，可以区分出三种主要类型的与氢、氮和氧的碳键：C-C/C-H、C-O/C-N和O-C-N/O-C-O。从图17b和图18b的分析比较可以看出，随着实验室内压力的增加，碳原子上的氮原子数量增加，在各种构型中，以碳原子的数量略有减少为代价。氧原子的数量。需要进一步研究来评估增加的氮含量对所创建层的操作参数的影响。

图18.沉积在“O”基板上的层的XPS光谱：a)化学成分分析，b)基于C1s碳峰的化学键分析（MS沉积，p=5.1±0.5x10-2mbar)

在克拉科夫的波兰科学院冶金和材料科学研究所使用透射电子显微镜(TEM)进行的测试可以评估沉积参数对沉积层厚度和质量的影响。图19a显示了在以下条件下通过RFCVD方法沉积的层的横截面：PRF80W，流量CHcm3/min,流量N25cm3/min沉积时间t1小时。和工作压力p6,5x10-2mbar。沉积层厚度估计为55-10nm。图19b显示了在大变形条件下制作的同一层的横截面。尽管变形很大，但没有记录到损坏，例如层分层或其部分剥离，这可以通过在聚氨酯基材上形成PL-C型结构来证实。

图19.类聚合物碳涂层的横截面；a)对比度较低的聚氨酯基材上的P-LC型层，b)聚氨酯基材上的变形P-LC型层

对于使用Micro-Combi-Tester进行的摩擦学测试，选择了标有符号“C”和“D”（未包括在表1中）的样品，这些样品的层沉积在极端的压力、功率和气流条件下。在“C”和“D”系列中，在层的沉积过程中使用明显不同的条件的目的是在层的应用过程中显示实验参数的可接受范围。每组由两个样品组成，其层由相同的工艺沉积，分别用符号“C2”、“C3”和“D2”、“D3”标记。样品上标记为“C2”（阳极基板）和“C3”（阴极基板）的层是在以下条件下通过RFCVD甲烷沉积工艺产生的：RF发生器功率14W，甲烷流量30cm3/min，压力2,2±0.5x10-1mbar。样品上标记为“D2”和“D3”的层是通过MS氩气沉积产生的：发生器功率W，氩气流量40cm3/min，压力9.1±0.5x10-1mbar。动摩擦系数的值如图20所示。“C”和“D”系列样品的动摩擦系数通常低于PUG-PUG涂层的摩擦系数（表2）。1）。在来自“C”和“D”系列的层的情况下，由MS（“D”系列）沉积的层具有较低的摩擦系数。

图20.使用Micro-Combi-Tester设备从摩擦学测试中获得的动态摩擦系数值的表示

实验系列“C”和“D”中层的接头质量在次往复运动循环后进行测试，具体取决于粘贴PU箔的销的压力值。在样品“D2”（图21）的情况下，已经在0.5N的销压力下观察到层分层的区域。对于样品“D3”上的层，仅在4N的销钉夹紧力时出现小区域分层（图22）。“C2”样品上的涂层即使在10N的最大压力下也没有分层，这伴随着压头的m水平的穿透深度，因此比涂层厚度大很多倍（图23）.

获得的结果表明通过RFCVD方法沉积的层具有良好的摩擦学特性。没有分层表明所形成的层化学键合到聚氨酯基材上。

图21.引脚夹持力为0.5N时引脚与PU箔相互作用区域的“D2”层图像（光学显微镜放大倍数x20）

图22.引脚与PU箔相互作用区域中“D3”层的图像，引脚4N的夹紧力（光学显微镜放大倍数x20）

图23.引脚与PU箔相互作用区域中“C2”层的图像，引脚4N的夹紧力（光学显微镜放大倍数x20）

五、总结

所进行的研究允许选择两种生产薄层的方法，这些薄层可用于在人造心脏膜上生产功能性涂层：从石墨靶(MS)进行磁控溅射的方法和RF13辐射辅助的化学气相沉积方法.56MHz发生器（射频CVD）。与PUG-PUG层相比，RFCVD和MS沉积方法允许生产具有显着较低的动态摩擦系数值的层。由MS方法产生的层是类石墨层，而由RFCVD方法产生的层是类聚合物层，通过化学键与基板的原子连接。所提出的膜表面改性方法的有效性最终将通过功能测试来确定。然而，似乎通过RFCVD方法生产的类聚合物层更倾向于修饰人造心脏中的膜，因为它们与基底的结合更持久。