CN102534545B - 一种羟基磷灰石表面生长图案化石墨烯膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种羟基磷灰石表面生长图案化石墨烯膜的方法。首先，使用电子束蒸发法在羟基磷灰石陶瓷基体上形成图案化的铜层；然后，通过在这些图案化表面催化分解烃类化合物，从而在材料表面生长图案化石墨烯薄膜层；最后，验证了在材料上生长细胞的可能性。这种含图案化石墨烯膜的羟基磷灰石材料可以通过在石墨烯层上添加精确的局部电场，从而调控细胞的行为/密度，同时还结合了羟基磷灰石的促骨生长能力，为促进/辅助骨生长提供了一种新型材料。

Description

一种羟基磷灰石表面生长图案化石墨烯膜的方法
技术领域
本发明专利属于微电子封装领域，开发了用于骨生长的羟基磷灰石材料，这种羟基磷灰石结合了石墨烯优异的力学性能。这项发明中结合了图案化石墨烯膜的羟基磷灰石材料也可以用作生物相容电极。
背景技术
羟基磷灰石是一种生物活性的磷酸钙类生物陶瓷，羟基磷灰石被用于替换和模仿骨结构，它具备促进骨生长（沿着其晶体表面）的重要特性。羟基磷灰石生物陶瓷作为生物活性材料已经广泛用于临床骨缺损的修复等生物医学领域。然而，羟基磷灰石生物陶瓷的最大的缺点是强度低。
由碳原子构成的二维蜂巢状石墨烯具备优良的电学和力学性能。生长大面积石墨烯单层膜最有效的方法是在金属基体表面使用催化分解的方法。结合了石墨烯的复合膜以及各种功能化的石墨烯材料已被证实具备良好生物相容性，同时已在生物传感中得到应用。此外，这类材料的体外细胞生物学效应也有报道。由于石墨烯具备独特的高力学强度、高表面积、优异的导电性能等特点，它受到了广泛的关注。
此外，石墨烯载荷子是无质量的迪拉克费米子，并且非常明显的，它允许电子和空穴在线性能带色散中表现出光学性质。本质上，这样的性质是和它在所有方向上都是圆锥及线性的结构特点相关联的。这使得电子在石墨烯这种材料中的传播非常迅速。载荷子可以无散射地通过非常多的原子间距。原子键的热波动不会导致原子位错。
发明内容
本发明专利的主要目的是结合石墨烯理想的导电性能和羟基磷灰石的生物相容性，并且通过电刺激观察细胞在这种新型复合材料上的生长。本发明专利包括了方法学和在羟基磷灰石表面生长石墨烯的制备方法。
本发明人为了达成上述目的而进行了专门研究，通过常规电子束蒸发法使图案化的铜毛料层构建在羟基磷灰石表面，随后，在这些图案表面，催化分解一种烃类化合物，从而在材料表面构筑图案化石墨烯膜。可以解决上述课题，从而完成了本发明。
即，首先，通过常规电子束蒸发法，在羟基磷灰石陶瓷表面沉积一层1微米厚的铜。接下来的步骤是在新材料表面生长石墨烯。在Aixtron（爱思强）Black Magic沉积***中使用乙炔，氢气和氩气保护，通过化学气相沉积方法在沉积有铜的羟基磷灰石表面生长石墨烯。将乙炔、氢气和氩气通入反应室，于900摄氏度下反应5分钟。接下来经过冷却处理。之后，通过侵蚀铜层来使设计好的石墨烯层覆盖在材料表面。这个步骤通过使用30%质量浓度的三氯化铁侵蚀10分钟完成。最后，使用拉曼光谱进行材料性能表证。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1显示了沉积有铜的羟基磷灰石表面生长石墨烯的拉曼光谱结果。谱图中的D及2D峰证明了单分子层石墨烯的存在。此外，图谱中的矮峰对应了碳键的sp2轨道杂化缺陷。左方最大的峰则显示了羟基磷灰石的峰。
图2是石墨烯可以在羟基磷灰石表面生长的证据。
具体实施方式
实施例1：
（1）通过常规电子束蒸发法，在羟基磷灰石陶瓷表面沉积一层1微米厚的铜。
（2）将乙炔、氢气和氩气通入爱思强Black Magic沉积***反应室中，于900摄氏度下反应5分钟，通过化学气相沉积法在沉积有铜的羟基磷灰石表面生长石墨烯。
（3）经过冷却处理之后，通过侵蚀铜层来使设计好的石墨烯层覆盖在材料表面。这个步骤通过使用30%质量浓度的三氯化铁侵蚀10分钟完成。
（4）使用拉曼光谱进行材料性能表证。
实施例2：
本实施例与实施例1的方法步骤和参数基本相同，所不同的是，在步骤(1)羟基磷灰石陶瓷表面沉积一层1微米厚的镍。

Claims (1)

1.一种羟基磷灰石表面生长图案化石墨烯膜的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺步骤：
（1）通过常规电子束蒸发法，在羟基磷灰石陶瓷表面沉积一层1微米厚的铜；
（2）将乙炔、氢气和氩气通入爱思强Black Magic沉积***反应室中，于900摄氏度下反应5分钟，通过化学气相沉积法在沉积有铜的羟基磷灰石表面生长石墨烯；
（3）经过冷却处理之后，通过侵蚀铜层来使设计好的石墨烯层覆盖在材料表面；这个步骤通过使用30%质量浓度的三氯化铁侵蚀10分钟完成。
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