優(yōu)先權(quán)信息

在此請求2014年10月28日提交的美國臨時專利申請no.62/122,723的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被納入此處作為參照。

背景技術(shù)：

微生物，包括各種類型的細菌，都會對人類和動物構(gòu)成多種健康風險。例如，在美國每年超過200萬人被感染了對抗生素具抗性的細菌。該抗生素抗性會導致醫(yī)療費用的增加，成人、兒童和嬰兒死亡率的增加，這是個日益嚴重的問題。防御細菌感染的一個路徑通常包括小心洗手，清潔細菌可能停留的地方，以及類似等。但是由于清潔的不一致以及與清潔相關(guān)的個人選擇，難以實施應對措施。

此外，盡管小心處理，植入式表面和其他醫(yī)療裝置的表面很可能在使用前經(jīng)生物膜被污染。由于給患者帶來短期或持續(xù)性感染，這些醫(yī)療裝置的價值被減少。在一些情況下，可能需要額外的手術(shù)，或由于偏移與細菌感染相關(guān)的并發(fā)癥，甚至防止使用這些潛在價值的醫(yī)療裝置。

附圖說明

以下參照附圖，與圖表一起通過示例對本發(fā)明的特征進行詳細說明，且本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將更加清楚，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的微生物抗性面的示例性實施例的橫截面示圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的具有中度浸漬水平的表面的一個實施例的俯視圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的具有低度浸漬水平的表面的一個實施例的俯視圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的具有高度浸漬水平的表面的一個實施例的俯視圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的表面的一個實施例的側(cè)視圖；

圖6是示出鈦基片上的mrsa生物膜；

圖7是示出以多種浸漬水平生長的mrsa生物膜的比較測試和控制示例；

圖8是示出以多種浸漬水平生長的mrsa生物膜的比較測試示例；

圖9是示出直接在不銹鋼(ss)上生長的ci-cnts的頂部表面；

圖10是示出不銹鋼后刮痕測試的ci-cnts；

圖11是示出經(jīng)fib(聚焦離子束)切削的l5秒生長，示出ci-cnts具有約4um的高度；

圖12是示出圖案化涂在3mm直徑桿上的ci-cnt；

圖13是示出裂縫區(qū)域與ci-cnt高度相比較的圖表；

圖14a-b是示出研究中使用的以一半縱切的兩個凹形石英管基片；

圖15是示出通過長ci-cnt生長的1mm內(nèi)徑的橫截面圖。紅色標記示出分析的ci-cnts；以及

圖16a-d示出內(nèi)徑(ids)和ci-cnt生長高度之間多種組合，a：小內(nèi)徑，長生長；b：大內(nèi)徑，長生長；c：小內(nèi)徑，短生長；d：大內(nèi)徑，短生長。

具體實施方式

出于舉例目的，雖然以下詳細描述中包括一些具體說明，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應理解，可對以下的說明進行各種改變和替換，并被認為是包括在該說明中。

在描述和請求本發(fā)明時，將使用以下術(shù)語。

本發(fā)明中，“包括(comprises)”、“包含(comprising)”、“含有(containing)”和“具有(having)”之類的，可具有美國專利法中所賦予其的含義，并可以表示為“包括(includes)”、“包含(including)”之類的，一般解釋為可擴充術(shù)語?！坝伞M成”或“由…構(gòu)成”的術(shù)語是封閉式的，只包括組成部分、結(jié)構(gòu)、步驟等，或是與這些術(shù)語相關(guān)被特別列出的，以及符合美國專利法規(guī)定的等等。“本質(zhì)上由…組成”或“本質(zhì)上由…構(gòu)成”具有通常美國專利法所賦予其的含義。特別是，該術(shù)語一般為封閉式術(shù)語，除了允許包含額外的物體，材料，組件，步驟，或元素以外，但不實質(zhì)性影響連接在其中的物體的基本性和新穎性特性或功能。例如，微量元素，當表達為“本質(zhì)上由…組成“時，其可允許存在于組成中，但不影響組成的性質(zhì)或特點，即使沒有根據(jù)術(shù)語明確說明項目列表。當使用可擴充術(shù)語，如“包括”或“包含”，應理解，當明確表示，須提供直接支持時，也可以是“本質(zhì)上由…組成”的語句，以及“由…組成”的語句，反之亦然

說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“第一”，“第二”，“第三”，“第四”等，其被用于區(qū)分相似的元素，且并不一定是說明一個特定的順序或按時間順序。應理解，本文所述的實施例中，在適當?shù)那闆r下，所使用的任何術(shù)語在適當?shù)那闆r下都可以被互換，例如，不同于在此所示或所說明的，還可以是操作順序。同樣，當在此所述的方法包括一系列步驟，這些步驟的順序并不是一定是可以執(zhí)行的唯一的秩序，且一些規(guī)定的步驟可以被省略和/或一些沒有說明的其他步驟可被添加到方法中。

在此使用的術(shù)語“結(jié)合”，是指以化學、機械、電子或非電子方式直接或間接地連接。在此所述的彼此“相鄰”的對象可以是在彼此之間物理接觸，彼此接近，或在同一區(qū)間或區(qū)域中彼此靠近，與所使用該短語的上下文相對應。在此使用的短語“在一個實施例中”或“在一個方面”并不一定都涉及相同的實施例或方面。

在此使用的相關(guān)術(shù)語，如“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“垂直”等，涉及各種組件，和組件的方向，系統(tǒng)的方向，以及系統(tǒng)可以利用的相關(guān)結(jié)構(gòu)，這些術(shù)語將容易地被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解。應注意，這些術(shù)語并不是用來限制本發(fā)明，而是用來以最直接的方式描述系統(tǒng)的組成部分和相關(guān)結(jié)構(gòu)。

在此所使用的術(shù)語“基本”是指動作、特征、屬性、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項目或結(jié)果的完成或幾乎完成，或完成的程度。作為任意的示例，當對象或一組對象涉及“基本”對稱時，應理解其表示該對象或多個對象完全對稱或幾乎完全對稱。在一些情況下，根據(jù)上下文，精確程度可能與絕對完全具有偏差。但是，一般來說，當獲得絕對和總體完成時，接近完成將是指具有相同的總體結(jié)果。

“基本”同樣適用于消極的含義，指的是完全或幾乎完全缺乏行動、特征，性質(zhì)，狀態(tài)，結(jié)構(gòu)，項目，或結(jié)果。作為任意的示例，一種開口，“基本上無”材料，將表示完全缺乏材料，或幾乎完全缺乏材料，其與完全缺乏材料的效果將是相同的。換句話說，開口“基本上無”材料，實際上也可以是包含一些材料，只要不影響測量作為其結(jié)果。

在此所使用的術(shù)語“約”是用來提供數(shù)值范圍端點的靈活性，通過提供一個給定的值可能是“略高于”或“略低于”端點。

定向術(shù)語，如“上部”，“下部”，“向內(nèi)”，“遠端”，“近端”等，在此被用來更準確地描述本發(fā)明的各種特征。除非另有說明，這些術(shù)語不用來以任何方式限制發(fā)明，僅提供說明使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可更容易地理解。因此，雖然組件被說明為“下部”組件，但裝置或系統(tǒng)被安裝到患者時該組件可能實際上是高于其他組件?！跋虏俊钡男g(shù)語可以用來簡化各種附圖的說明。

距離、力、重量、數(shù)量和其他數(shù)值數(shù)據(jù)可在此以范圍格式被表現(xiàn)或表示。應理解，該范圍格式僅僅為了方便使用，因此可靈活地解釋為不僅包括限制范圍的明確數(shù)值，當各數(shù)值和子范圍被明確說明時，還包括涵蓋范圍內(nèi)的所有個別數(shù)值或子范圍。

在此所使用的多個項目，結(jié)構(gòu)元件，組成元件，和/或材料可能會為了方便被表現(xiàn)在通用的列表中。然而，這些列表應該被解釋為，列表中的各成員被單獨地識別為一個獨立和唯一的成員。因此，該列表中的單獨成員不應被解釋為，完全基于共群中的表現(xiàn)的相同列表中任何其他成員的實際等值而沒有相反的顯示。

濃度，數(shù)量，和其他數(shù)值數(shù)據(jù)可以是通過范圍格式被表示或提出。應理解，該范圍格式是僅僅為了方便被使用，因此，應被靈活地解釋為，不僅包括明確表示范圍被限制的數(shù)值，而且還包括當各數(shù)值和子范圍被明確時，涵蓋在該范圍內(nèi)的所有個體數(shù)值或子范圍。作為一個例子，“約1到5”的數(shù)值范圍應解釋為不僅包括被明確的約1到5的值，而且還包括該指示范圍內(nèi)的個體值和子范圍。因此，在該數(shù)值范圍內(nèi)包括：類似2，3，和4的個體值，以及類似1-3，2-4，3-5等的子范圍，以及個別地1，2，3，4，和5。

應用于范圍的相同原則為僅一個數(shù)值是最小或最大的。此外，該解釋在應用時與范圍幅度或描述的特性無關(guān)。

示例性實施例

下面示出示例實施例的初步概述，并進一步詳細描述了具體的實施例。該初步概述的目的在于幫助讀者更快地理解技術(shù)概念，但并不是用來確定關(guān)鍵或基本特征，也不是用來限制在此請求的對象范圍。

微生物或細菌感染在醫(yī)療保健，衛(wèi)生，個人健康及類似等方面可能會導致許多問題。減少人群中有問題的細菌感染發(fā)病率的一個障礙涉及到事實上許多有害細菌可能生長在不同的表面。此外，盡管廣泛使用抗生素，但快速繁殖的能力還使更具彈性的細菌菌株增殖，因此，抗生素抗性增加。許多表面頻繁地被許多人接觸，因此可能在整個人群中進一步傳播有害的微生物如細菌。所述表面可以包括，門把手、皂液器、人行橫道按鈕、扶手、承軌，電話，鍵盤，鼠標，觸摸屏，手機，以及包括許多其他共享裝置等，但并不局限于此。

為了解決上述問題，在此提出一種新的技術(shù)方法，減少表面，材料，裝置等上的微生物。具體地，本技術(shù)提供一種具有微生物抗性的材料。應注意，術(shù)語“微生物”可以包括任何微觀有機體，無論是單一的或多細胞的，可以在所述的材料上減少生長。常見的微生物包括任何數(shù)量的細菌種類。因此，術(shù)語“細菌”和“微生物”可以方便地互換使用，因為在一些情況下，術(shù)語“微生物”包含更廣泛的一系列可能的物種。

在一個實施例中，如圖1所示，具有微生物抗性面層100，可以包括：支撐基片110；與支撐基片110結(jié)合的碳納米管層120；和浸漬到碳納米管層120中的浸漬劑材料125。浸漬劑材料125至碳納米管層120的應用可以形成微生物抗性的拓撲圖案。如圖1所示，碳納米管層120經(jīng)浸漬劑材料125被浸漬，形成多個表面特征128、集合形成微生物抗性的拓撲圖案。應注意，在此描述的單個特征為碳納米管層120可以包括單個碳納米管，或多個碳納米管，其由圖1中的單個碳納米管柱(即碳納米管層120)表示。

每個表面特征128具有直徑，如130a或130b，以及高度，如140a或140b。此外，中心距，如150a或150b，在單個表面特征之間被保持。雖然直徑，高度，以及表面特征之間的距離被示出只有兩個變化，但直徑，高度，以及表面特征之間的距離也可以有多種變化，來生成上述的微生物抗性的拓撲圖案。因此，盡管在一些實施例中，直徑、高度和/或中心距之間具高度的一致性，但在其他實施例中也可能是非一致性的。表面特征直徑，高度，及中心距的示例性范圍被提出作為廣義描述用來示出潛在的拓撲圖案參數(shù)，但是應理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以改變圖案參數(shù)并測試微生物的生長，其包括在本發(fā)明中。應強調(diào)的是，圖1為簡單的附圖，僅用于說明目的，不應被解釋為字面定義當前技術(shù)的實施例。

本發(fā)明公開的技術(shù)可用于各種結(jié)構(gòu)、裝置等。非限制性示例可以包括各種醫(yī)療裝置，電子裝置，任何常見的接觸表面等。例如，在一個方面，微生物抗性層可應用于醫(yī)療裝置，結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)等。例如可以是需要減少微生物生長的任何表面，無論是生物環(huán)境，還是醫(yī)療環(huán)境中裝置或系統(tǒng)的一部分，診斷工具，重復使用的物品，醫(yī)療環(huán)境中的表面，或類似等。非限制性示例可以包括手術(shù)工具或儀器，植入式裝置，插入式裝置，診斷裝置，修復裝置，醫(yī)療器械，手術(shù)或急救室表面等，以及其他任何微生物可能生長和蔓延的表面。其他特定的非限制性示例可包括解剖刀、剪刀、鉆頭、木銼、套管、咬骨鉗、抓鉗、夾、拉鉤、牽引器、擴張器、吸引器頭、管、訂書釘和訂書機、去釘器、針、望遠鏡、測量裝置，載體和涂抹器、支架、銷、螺釘、板、桿、閥，骨科植入物，耳蝸植入物，心臟起搏器、導管、傳感器和監(jiān)視器，牙墊等。

另一方面，微生物抗性層可以應用到電子裝置、系統(tǒng)或其他電子的相關(guān)表面。非限制性示例可以包括移動電話，筆記本電腦，鍵盤，鼠標，電腦終端，平板電腦，手表，觸摸屏，游戲控制器等。

其他裝置和表面的非限制性示例可包括門把手、皂液器、人行橫道按鈕、扶手、承軌、柜臺面、食物臺，以及服務物品等。

在一個實施例中，本技術(shù)可以采用結(jié)合至支撐基片的碳納米管層。應理解，在本領(lǐng)域中，具有各種方法來制造碳納米管，如電弧放電，激光燒蝕，等離子炬，化學氣相沉積(cvd)，以及其他。本發(fā)明范圍并不局限于制備碳納米管的技術(shù)或特定的浸漬技術(shù)。在使用mems制造工程的一個非限制性示例中，掩?？梢酝ㄟ^具體的二維幾何被制成。碳納米管可垂直地生長，將二維幾何壓成三維碳納米管簇。因此，在一個方面，本技術(shù)的碳納米管層可以通過該技術(shù)或其他技術(shù)從支撐基片上生長，不管是否使用掩模。在另一方面，碳納米管可以在單獨的基片上生長或以其他方式制造，然后以模制方式沉積在支撐基片上并形成碳納米管層。

碳納米管層可以形成或沉積到基片上，且浸漬劑材料可以浸漬到碳納米管層中，形成表面特征的拓撲圖案，其具有微生物抗性。碳納米管層可通過一種模式被施加到支撐基片上，該模式有助于形成所述的拓撲圖案，或是碳納米管可被應用且與最終的拓撲圖案無關(guān)?？梢岳酶鞣N浸漬劑材料，包括碳、熱解碳、碳石墨、銀、鋁、鉬、鈦、鎳、硅、碳化硅、聚合物、及上述組合，但并不局限于此。

在通過浸漬劑材料被浸漬之后，獲得的層可以是微生物抗性，獨立的化學成分。例如，表面特征的微生物抗性拓撲圖案可被配置用來對抗與支撐基片接觸的微生物或細菌。因此，細菌可以被限制在一組表面特征的末端，并防止接近和附著于支撐表面進行復制和生長。此外，表面特征本身或其組合可以被配置或隔開，以防向細菌細胞提供足夠的生長表面。換句話說，表面特征的拓撲圖案具有足夠的表面特征密度，足以限制微生物與支撐基片接觸，且不足以使表面特征本身作為微生物生長基質(zhì)。因此，浸漬的碳納米管層不包括促進微生物或細菌生長的適當表面。

因此，表面特征的微生物抗性拓撲圖案可被配置用來減少支撐基片上的細菌生長。在一個實施例中，表面特征的微生物抗性拓撲圖案可提供抑菌表面以防止細菌附著在表面和復制。在另一個實施例中，表面特征的微生物抗性拓撲圖案可以提供殺菌表面。在一個方面，該表面可以殺菌，其中表面特征被配置用來刺破或刺穿細菌細胞的細胞壁/膜。在另一方面，該表面可以殺菌，其中表面特征被配置用來使細菌細胞的細胞壁/膜破損或破裂，這是由于其自身在單個表面特征上被質(zhì)量壓倒。

為了形成表面特征的微生物抗性拓撲圖案，圖案和表面特征結(jié)合在細菌耐藥的方式。例如，該圖案可在表面特征之間提供間距，防止或減少細菌細胞進入支撐基片。然而，間距也可以足夠大，使表面特征本身不提供用于細菌細胞的生長基質(zhì)。同樣地，表面特征可以具有適當?shù)闹睆胶透叨纫匀菁{表面特征之間的間距，來限制支撐基片上的細菌細胞，從而如上所述不向細菌細胞提供生長表面。因此，密度，直徑，高度等不同的組合，可以實現(xiàn)合適的表面特征的微生物抗性拓撲圖案，可被優(yōu)化來用于特定的應用和細菌細胞。

因此，表面特征的微生物抗性拓撲圖案可以具有多種密度。在一個方面，表面特征的微生物抗性拓撲圖案密度可以是每平方微米一表面特征至每平方微米一萬表面特征。另一方面，表面特征的細菌抗性拓撲圖案密度可以是每平方微米25表面特征至每平方微米7300表面特征。另一方面，表面特征的細菌抗性拓撲圖案的密度可以是每平方微米750表面特征至每平方微米5000表面特征。

表面特征可以具有多種直徑。表面特征的直徑可與多種原因相關(guān)。例如，當直徑太小，表面特征可能缺乏足夠的剛度來支持細菌細胞。因此，表面特征可能被移位或彎曲，以允許細菌細胞進入支撐基片進行粘附、生長和復制。然而，當直徑過大，表面特征可能會相互鄰接，或者其可能足夠大向細菌提供生長表面。此外，不同的浸漬劑材料可能傳遞不同的結(jié)構(gòu)特征，因此，浸漬至不同直徑可能有利于不同的材料。在一個方面，表面特征可具有10nm至1000nm的的直徑。在另一個方面，表面特征可具有50nm到500nm的直徑。在另一個方面，表面特征可具有100nm至200nm的直徑。

表面特征還可以具有各種高度。特定高度的相關(guān)性在一定程度上與直徑的說明相平行。表面特征約高約可能會彎曲，從而允許微生物進入至支撐基片。因此，在一個方面，表面特征可以具有約1細菌細胞直徑的高度。雖然細菌可能具有各種各樣的直徑，表面特征可被專門設計為特定大小或特定范圍的細菌。此外，一些細菌的直徑范圍為0.2微米至2微米，且由此，在一些方面，表面特征的高度范圍可以是0.2，0.5，1或2微米至10，100或1000微米。

雖然如上所述，在任何給定的直徑或高度，仍然可以考慮表面特征的間距。在一個方面，單個表面特征之間的中心距可以保持在200nm至800nm。在另一方面，單個表面特征之間的中心距可以保持在200nm至600nm。在另一方面，單個表面特征之間的中心距可以保持在300nm至500nm。

由于表面特征的配置可以通過不同的模式，間距和直徑/高度的表面特征實現(xiàn)微生物抗性，因此，在本領(lǐng)域中應理解，該碳納米管層可以通過各種其他表面被取代，其包括在本發(fā)明中。例如，表面可以被塑造成具有上述指定的配置，從而使表面具微生物抗性。此外，該表面可以被蝕刻，以實現(xiàn)等效配置。此外，該表面可通過cvd或物理氣相沉積(pvd)方法被沉積。這些表面中的一些也可以被浸漬以實現(xiàn)所需的配置，而其他的可以配置為不浸漬。因此，不管是否具有碳納米管層，用于表面特征的微生物抗性拓撲圖案的特定配置的任何表面特征都應被認為是在本技術(shù)的范圍內(nèi)。

在另一個實施例中，示出一種用于減少表面微生物生長的方法。該方法可以包括以下步驟：在支撐基片上沉積碳納米管層；以及使用浸漬劑材料來浸漬碳納米管層。從而可以形成表面特征的微生物抗性拓撲圖案。

如上所述，可以使用本領(lǐng)域中各種已知的方法來沉積碳納米管層。在一個方面，碳納米管層可以在支撐表面上生長。在另一方面，碳納米管層可以通過cvd或pvd中的至少一個被沉積在表面上。在另一方面，碳納米管可以生長或沉積在單獨的基片上，并轉(zhuǎn)移或施加到支撐基片上。

合適的支撐基片類型可以包括任何類型的有用材料，微生物抗性層可被形成于其上。例如，在一個方面，支撐基片可以包括各種金屬、金屬合金、聚合物、陶瓷、半導體等，以及上述組合。非限制性示例可以包括鐵，鋼，不銹鋼，鎳，鋁，鈦，黃銅，青銅，鋅等，以及上述組合。其他非限制性示例可包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亞胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、尿素甲醛、呋喃類、有機硅等，以及上述組合。此外，其他非限制性示例可以包括硅，石英，玻璃等，以及上述組合。

示例

示例1-浸漬的碳納米管

碳納米管在750℃下生長，通過使用乙烯氣體作為碳源，流速約為146seem。厚度為2-10nm的鐵層被用來作為納米管生長的催化劑。測試生物膜生長的樣品通過使用7nm的催化劑層被生長。納米管的密度經(jīng)生長之前沉積的鐵催化劑層的厚度被控制。在900℃下通過使用乙烯氣體作為碳源，碳納米管被浸漬(流速約為214seem)，約1-60分鐘生成碳浸漬的碳納米管(ci-cnts)。

圖2示出中度(30分鐘)浸漬樣品的俯視圖像。該圖像示出表面特征，直徑約為100-200nm，且大約被隔開300-500nm。

圖3示出低度(3分鐘)浸漬樣品的俯視圖像。在這種情況下，柱直徑約為20-50nm。

圖4示出高度(60分鐘)浸漬樣品的俯視圖像。在這種情況下，碳納米管層被完全填充，留下相鄰的球形突起表面，而不是間隔的表面特征。

圖5從側(cè)面示出示例性碳納米管簇，示出浸漬材料涂抹碳納米管的整個長度，材料中留有空洞(或孔)。

示例2-表面的微生物抗性

mrsa生物膜測試在ci-cnt表面上被執(zhí)行來決定細菌抗性。三個ci-cnt樣品和對照品如示例1所述以低，中，高不同的浸漬水平被準備。每個測試樣品被接種mrsa細菌，且對照品不接種。隨后，每個樣品和對照品被放入到將使mrsa細菌蓬勃繁殖并經(jīng)48小時生成生物膜的環(huán)境中。通常情況下，如圖6所示生物膜被生成。然而，如圖7所示，盡管測試樣品被接種mrsa細菌并提供最佳的48小時生長環(huán)境，但測試樣品和對照品之間幾乎沒有什么區(qū)別。因此，雖然ci-cnt表面上具有細菌細胞，但其沒有如預料在生長條件下被復制生成如圖6所示的典型生物膜。這表明ci-cnt表面抵抗細菌生長和復制。

與先前的測試相似，進行了附加的研究，不同的是24個樣品在同一時間被測試。每個樣品被放入相同的室中用于48小時的潛伏期。如圖8所示的代表性sem圖像。各種圖像之間具有形態(tài)差異，但其對于生物膜并不常見。中度浸漬對于生物膜的抑制效果優(yōu)于低度浸漬和高度浸漬樣品。此外，基于示例1中說明的浸漬參數(shù)，其被發(fā)現(xiàn)，高度有效的表面特征配置可以通過在950℃下浸漬約16分鐘被獲得。

示例3-在不銹鋼上生長ci-cnts

鐵是用于cnt生長的催化劑。因此，本研究探討了不銹鋼(ss)中存在的鐵是否可以被用作cnt生長的催化劑。如圖9所示，cnts可以在不銹鋼表面上直接被生長而無需外部催化劑。其極大地簡化了制造過程。此外，由于催化劑是在基片內(nèi)，粘合強度可被提高。其允許使用cnts將不銹鋼醫(yī)療植入物或工具涂層，以獲取有益的抗菌性能。

雖然可以使用各種方法，但當前的ss樣品以高濃度鹽酸被蝕刻15分鐘。然后將樣品轉(zhuǎn)移到爐中用于生長和浸漬。該蝕刻過程可將不銹鋼上的氧化鉻層部分地去除，并允許鐵被使用在cnt生長過程中作為催化劑。

通過sem成像和刮痕測試，對不銹鋼樣品進行了分析。頂部表面被sem成像，觀察其是否視覺地匹配硅基片表面。如圖9所示，不銹鋼樣品確實與中度浸漬水平的硅基片相匹配，但樣品需要更長的浸漬時間。刮痕測試通過使用尖銳鑷子被執(zhí)行劃傷表面(圖10)。通常，不銹鋼上ci-cnts的附著力被兩極化，因此，可以是較好地粘附或是最小接觸剝落。

如圖11所示，不銹鋼上15秒的生長可以導致約4微米的生長高度。生長密度和特性通常與典型的硅樣品相似。

示例4-多種基片配置上生長的ci-cnts

ci-cnts的一個獨特的特征在于其“生長”，這表示其具有被涂在各種表面幾何形狀上的潛在性。因此，在此研究了各種表面幾何形狀上ci-cnts的生長特性。首先，3mm直徑桿被涂上ci-cnts。在此發(fā)現(xiàn)，凸狀基片可能具有裂縫的問題(圖12)。

為了評估這種裂縫現(xiàn)象的原因，鐵的厚度，cnt高度，浸漬水平，和生長后的冷卻時間被測定。結(jié)果表明，鐵的厚度和cnt高度為主要變量，影響開裂。增加鐵的厚度可減小裂縫面積。增加ci-cnt高度會增加裂縫面積(圖13)。因此，通過優(yōu)化這些變量可以減少并最終消除凹形表面上的ci-cnt裂縫。

凹形基片也被評估。特別是，對兩個變量進行了測試：曲率半徑和ci-cnt高度。石英管沿軸線被切割，且ci-cnts通過相同的方法被生長作為硅晶基片(圖14a-b)。在生長和浸漬之后，每個管被斷成兩段，sem圖像示出內(nèi)部截面。這些sem圖像暴露出生長中的缺陷，例如cnt彎曲以及內(nèi)部裂縫(圖15)，由此確定協(xié)調(diào)內(nèi)徑(id)和ci-cnt高度的重要性。sem示例的結(jié)果在圖16a-16d中被示出?？傮w上，相比小內(nèi)徑(1-2mm)，具大內(nèi)徑(3-4mm)的長ci-cnt生長結(jié)合更好。然而，短ci-cnt可與所有測試的內(nèi)徑都較好地生長結(jié)合。ci-cnt生長的一個潛在缺點是較脆弱。部分原因是由于cnts不附著于石英管。然而，當其被附至不銹鋼的基片時不具有該問題。

雖然上述的示例在一個或多個特定的應用中被示出說明本發(fā)明的原理，但應理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性的實踐可對形式、用法、和實施細節(jié)進行修改，且不脫離本發(fā)明的原理和概念。因此，除了后附的與應用相關(guān)的任何權(quán)利要求，上述示例并不用來限制本發(fā)明。