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一種具有類金鋼石陣列的結構件及其制備方法與流程

文檔序號:12646304閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,包括基體和設置在所述基體上的具有尖端結構的類金剛石納米針陣列,所述類金剛石納米針陣列通過對形成在所述基體上的一類金剛石涂層進行刻蝕得到。

2.如權利要求1所述的具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,所述基體和類金剛石納米針陣列之間還設置有殘余類金鋼石涂層,所述類金剛石納米針陣列形成在所述殘余類金鋼石涂層表面;所述殘余類金鋼石涂層的厚度為100nm~3μm。

3.如權利要求1所述的具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,所述金剛石納米針陣列中的類金剛石納米針為錐狀結構,所述類金剛石納米針的長徑比為20~80,尖部直徑為10~100nm,底部直徑為30nm~2μm,針密度為104~109·個·cm-2

4.如權利要求3所述的具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,所述類金剛石納米針的高度在10nm~10μm之間。

5.如權利要求1所述的具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,所述基體為金屬、金屬合金、硬質合金、不銹鋼、聚合物、玻璃和硅的一種或多種。

6.如權利要求5所述的具有類金鋼石陣列的結構件,其特征在于,當所述基體的材質為不銹鋼、聚合物、鈷基金屬合金、硬質合金、玻璃和硅時,所述抗菌類金鋼石陣列材料還包括一過渡金屬層,所述過渡金屬層位于所述基體與所述殘余類金鋼石涂層之間;所述過渡金屬層的厚度為50~500nm。

7.一種具有類金鋼石陣列的結構件的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

提供結構件基體,對所述基體進行預處理;

將所述預處理后的基體置于鍍膜設備的真空室內,在所述預處理后的基體上沉積類金剛石涂層;

對所述類金剛石涂層進行刻蝕,得到具有尖端結構的類金剛石納米針陣列。

8.如權利要求7所述的制備方法,其特征在于,所述沉積所述類金剛石涂層的方法包括磁控濺射或等離子體增強化學氣相沉積;

其中,所述磁控濺射的步驟包括:向真空室中通入氬氣并開啟碳靶進行沉積,使所述真空室內的壓強為0.5~1.0Pa,所述碳靶的靶功率為1~5kW,基底負偏壓為-50~-200V,沉積時間為30~600min;

其中,所述等離子體增強化學氣相沉積的步驟包括:向真空室中通入氣態碳源進行沉積,使所述真空室內的壓強為0.5~1.0Pa,離子源電壓為50~100V,基底負偏壓為-50~-200V,沉積時間為30~600min。

9.如權利要求7所述的制備方法,其特征在于,所述類金剛石涂層的刻蝕是采用感應耦合等離子體刻蝕或者電子回旋共振微波等離子體化學氣相沉積刻蝕;

其中,所述感應耦合等離子體刻蝕的步驟包括:將沉積有類金剛石涂層的基體置于電感耦合等離子體刻蝕的腔體中,利用氫氣、氬氣、氧氣、氦氣、氮氣、氣態碳源、CF4、C4F8和SF6中的一種或多種為反應氣體,反應氣體的流量為5~200sccm,反應氣壓為0.1~10Pa,等離子體的電源功率為500~3000W,基片臺上的射頻功率為50~300W,刻蝕時間為10~600min;

其中,所述電子回旋共振微波等離子體化學氣相沉積刻蝕的步驟包括:將沉積有類金剛石涂層的基體置于電子回旋共振微波等離子體化學氣相沉積設備中,通入氫氣或者通入混合的氫氣、氣態碳源和氬氣,氣體壓力為5~8mTorr,直流負偏壓為75~230V,偏流為40~120mA,刻蝕時間為30分鐘~6小時。

10.如權利要求7-9任一項所述的制備方法,其特征在于,在所述預處理之后以及沉積所述類金剛石涂層之前,還包括沉積一過渡金屬層;

其中,所述沉積過渡金屬層的步驟包括:向真空室內通入氬氣,調節所述真空室的壓強為0.2~1.3Pa,開啟過渡金屬電弧靶,進行電弧沉積金屬過渡層,控制靶電流為80~200A,基底偏壓為-100~-300V,沉積時間為2~10min。

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