用MEVVA 源將銀離子注入ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂表面，研究在注入劑量為1.0×1016 ions/cm2、注入能量由5 keV 到30 keV 材料的抗菌性。通過X 射線光電子能譜(XPS) 及拉曼(Raman) 光譜對樣品表面進行了表征，并測試樣品的疏水性和抗菌性。結果表明：載能離子導致ABS 樹脂表面部分化學鍵斷裂，并出現失氫、富碳，而銀以離子形式存在其氧化物中;材料表面的接觸角變大，由親水性材料變為疏水性材料;銀離子注入后材料具有良好的抗菌性能，抗菌效果隨著離子注入能量的增加呈現降低趨勢。

　　塑料已經廣泛滲透于人類生活中的各個方面，我們日常接觸的眾多塑料產品中帶有大量的細菌，頻繁與其接觸或多人共同使用，都可能使其成為細菌的污染源和疾病傳播源。因此制備相應的抗菌塑料制品近年來正在成為熱點，其中采用表面改性方法處理塑料以提高材料抗菌性能的相關研究備受關注。

　　離子注入技術作為材料表面改性重要方法之一，有許多不同于常規表面處理技術的優點，如：在低溫下進行注入，工件的尺寸精度不受影響;通過對注入離子數量及能量的控制來改變注入濃度與深度，注入離子完全滲進基體表面，不存在鍍層與基底剝離等問題。離子注入技術可以優化表面性能的同時不改變材料基底本身的特性，使得生物材料表面有較大的改性寬度。在選用注入離子時，真空技術網(http://shengya888.com/)認為應考慮離子具有良好的抗菌效果，且對人體無害。銀離子具有良好的廣譜抗菌性且對人體無毒副作用，成為最佳的備選離子。

　　本文采用金屬蒸汽真空弧(MEVVA)離子源進行注入，采用具有優異綜合性能的工程塑料ABS 樹脂作為基底，對改性前后的材料進行XPS，Raman 表征，以此分析研究材料的表面成分;通過測量改性前后樣品的水接觸角，來檢測材料疏水性能的變化;進行抗菌實驗，對比材料改性后的抗菌效果并結合材料表征及材料水接觸角實驗結果對材料的抗菌性能進行綜合理論分析。

1、實驗方法

1.1、實驗樣品的制備

　　本實驗樣品選用在工程制造領域已經廣泛應用且成本低廉的ABS 樹脂作為基底(8 cm×4 cm)。離子注入用北京師范大學低能核物理研究所研制的MEVVA 離子注入機完成。實驗的本底真空度為10^-4 Pa，靶材為99.99%的高純銀，束流設定0.1 mA。注入劑量：1.0×10¹⁶ ions/cm2，注入能量分別為：5 keV，10 keV，20 keV，30 keV。試樣在注入前后均置于丙酮和酒精中進行超聲波清洗，去除表面污染。

表1 樣品編號表

1.2、實驗樣品表面的表征

　　ABS 樹脂改性前后，用XPS 譜儀分析表面成分，儀器為英國Thermo Scientific 公司的ESCALAB250Xi 型電子能譜儀，非單色Al Ka(1486.6 eV)為X射線源，工作電壓13 kV，陽極電流18 mA;用Horiba Jobin Yvon 公司生產的Lab RAM Aramis 型激光共聚焦拉曼光譜儀表征注入前后各試樣表面物質的分子結構，其中激發波長532 nm，輸出功率3 mW。

1.3、樣品水接觸角的測量

　　本實驗選取樣品pure-ABS，Ag5-ABS，Ag10-ABS，Ag20-ABS，Ag30-ABS 中光潔度較高的部分，并將該部分樣品均裁剪至5 mm×5 mm。將樣品放置于去離子水中超聲清洗10 min，然后在室溫下放置于濾紙上晾干，再放入干燥器內干燥24 h。取出樣品，用上海中晨數字技術設備有限公司生產的接觸角測量儀(2011JC129) 測量樣品水接觸角，測量時將針狀進樣器接近樣品表面，緩慢滴加液體至1 μL，形成座滴，迅速截圖，測量五次取平均值，即為該樣品接觸角的一個實驗值，同一個樣品測量兩次接觸角的實驗值，然后求其平均值即為該樣品的接觸角。

1.4、抗菌實驗

　　本實驗采用大腸桿菌作細菌株，分別取樣品pure-ABS，Ag5-ABS，Ag10-ABS，Ag20-ABS，Ag30-ABS各一片，其面積均為2 cm×1 cm。將樣品置于濃度為75%的酒精溶液中超聲波清洗10 min，取出后用濾紙擦拭干凈，放入低溫烘箱內烘干。將大腸桿菌液濃度稀釋至104~105 CUF/mL，在每個試管中滴入4 mL 大腸桿菌菌液，隨后將樣品分別放入試管中，搖晃均勻后將放有樣品的試管置于37 ℃的恒溫箱中培養24 h。培養完成后從放有樣品的試管中取細菌液50 μL，滴在無菌瓊脂平板上，涂布均勻后再倒置于37 ℃恒溫箱中培養24 h。統計平板上的細菌菌落數，并計算每個樣品的抗菌率。抗菌率公式為：

3、結論

　　(1)MEVVA 源在ABS 樹脂片中注入銀離子后，通過XPS 表征，發現銀離子注入后以離子狀態存在于其氧化物之中，使得ABS 樹脂有較高的抗菌性能;通過拉曼光譜(Raman)分析，發現組成材料的鍵被離子轟擊后出現一定程度的斷裂，離子注入引起ABS 樹脂失氫、形成富碳層，表征中出現無序石墨峰。

　　(2)ABS 樹脂注入銀離子后與水的接觸角變大，由親水性材料變為疏水性材料。隨著離子注入能量的增加，ABS 塑料與水的接觸角變化不大。

　　(3)ABS 樹脂片注入銀離子后顯示出良好的抗菌性能，在注入劑量為1.0×1016 ions/cm2、注入能量為5 keV 時，抗菌率達到95.04%。銀離子注入后ABS 樹脂的抗菌效果隨著注入能量的增加呈現降低趨勢。通過XPS 表征發現銀以離子態存在，這樣有利于增強抗菌效果，通過水接觸角實驗發現改性后材料水接觸角增大，不利于某些細菌的粘附，這些都為改性后的材料具有良好的抗菌性能提供了理論支撐。