钨丝微电极阵列的尖端处理

钨丝微电极阵列的尖端处理：将释放下来的微电极尖端放入1M的NaOH溶液中，加以2V直流电压，并缓慢垂直移动微电极，通过电化学腐蚀方式形成圆锥状针尖。如图1所示。

外接接口：最后将整个电极插入到相应的电极插座中，通过此插座实现与外围记录或刺激电路的连接。如图2所示。

钨丝微电极阵列固定座制作

钨丝微电极阵列固定座制作：在模具上旋涂一层SU - 8光刻胶(ST - 82100,MicroChem Corp, MA, USA)，并静置30 min，使其完全填充模具上的凹坑，并通过光刻、固化方法制得由SU - 8形成的钨丝微电极阵列固定座。如图1所示。

微电极释放：在玻璃模具的电化学腐蚀管道中注入1M的NaOH溶液，并以固定的钨丝为阳极，铂电极作为阴极，施加10 V直流电压，使得钨丝在绝缘层去除处腐蚀断裂。然后将整块玻璃模具浸入HF溶液中约2min，使得整个电极脱离玻璃模具。如图2所示。

钨丝微电极阵列制备中钨丝的绝缘步骤

钨丝微电极阵列制备中钨丝的绝缘步骤：

这里选用具有良好生物兼容性和绝缘性的光敏性聚酞亚胺(Durimide 7510, ArchChem icals NV,Zwijndrecht,Belgium)作为绝缘层，将超细钨丝(直径=100μm，中钨在线，WAL1)用丙酮超声清洗5min，然后用乙醇浸泡后放入烘箱中烘30min,确保钨丝表面洁净干燥。

然后浸入稀释比例为乙醇:Durimide=2:1(体积比)的混合溶液中，缓慢匀速拉出钨丝，然后放入60℃的烘箱中烘烤15min。重复上述步骤3次。如下图所示。由于Durimide具有光敏性，因此该步骤必须在暗室中完成。

钨丝微电极阵列制作的模具制作方法

钨丝微电极阵列制作的模具制作：模具制作采用镀铬石英玻璃。制备工艺如下(如下图所示):

(a)在镀铬玻璃上旋涂一层光刻胶，并用光刻技术在光刻胶表面形成模具结构图形;

(b)利用铬腐蚀液将没有光刻胶保护部位的铬除去，直至露出玻璃表面，将结构图形从光刻胶转移到铬层上，铬腐蚀液为含有醋酸的硝酸铰饰((NH4)2Ce(NO3)6溶液，成分比例为每50ml水中含有1.78ml醋酸和10g硝酸铰饰;

(c)利用氢氟酸、过氧化氢和醋酸的混合溶液(HF:H202:CH3COOH=2:1:1)溶液在40℃水浴环境下进行石英玻璃腐蚀，最后除去所有铬层得到石英玻璃模具。最后得到玻璃模具的微结构包括:

(a)一系列宽120μm，深100μm的平行沟槽，沟槽间距为400μm;
(b)两条与上述沟槽垂直的电化学腐蚀竹道;
(c)一系列3mm × 3mm，深度为100μm的四坑。如图3(a)。玻璃模具的微结构决定了最后微电极的儿何尺寸，只需要相应的改变玻璃模具的结构参数，就可以改变微电极电极轴的间距，微电极固定座等儿何参数。

钨丝微电极阵列的基本设计概念

钨丝微电极阵列的基本设计概念如下图所示，该微电极阵列由三部分构成：绝缘层包裹的钨丝(尖端裸露)、SV - 8固定座和电极接口插座。设计的重点在于利用MEMS技术制备的模具实现钨丝微电极阵列问距和尺寸的精确控制，该设计具有以下特点:

(1)通过微细加工和光刻技术制作模具来定义钨丝电极轴的长度和问距，通过绘制不同掩模板可实现针形微电极阵列问距和尺寸的灵活改变。

(2)钨丝电极轴的前端通过电化学腐蚀形成锥状尖端，最大限度降低植入时刘一生物组织的损伤。

(3)与传统硅基微电极相比，钨丝具有更好的刚性和韧性，能够更好的适应植入区域的高活动性，有效的避免了植入后电极断裂的难题。

基于MEMS工艺制作的钨丝针形微电极阵列

本文提出的这种基于MEMS工艺制作的钨丝针形微电极阵列，既避免了手工制备方式针形微电极精度低、难以批量生产的缺陷，也克服了硅基针形微电极阵列制作工艺复杂、成本高的不足。而且基于微细钨丝的针形微电极阵列，与硅基微电极阵列相比，具有更优的机械强度和韧性，可更好地满足深层刺激或记录的需要。

此是为了降低制作成本，缩短加工周期，促进针形微电极阵列的广泛应用，为神经康复治疗和神经生物学研究奠定基础。

钨丝与灰铸铁原位反应的研究结论

钨丝与灰铸铁原位反应的研究结论：

(1)在1150℃时，将铸态复合试样进一步热处理，可原位合成WC颗粒增强铁基复合材料。Jl二随着热处理时间的延民，反应继续深入。

(2)1320℃浇注，1150℃保温10 min后反应区域的硬度达到2215 HV0.05，保温30 min后反应区域硬度达到2182 HV0.05，和基体相比均有显著的提高。

(3)保温不同时间复合试样的室温两体磨料磨损性能与灰铸铁标准试样相比，在不同载荷卜耐磨性均得到很大提高，耐磨性能良好。

钨丝与灰铸铁原位反应的表面磨损

下表为钨丝与灰铸铁原位反应的图4是灰铸铁试样和等温反应30 min的复合试样磨损表面低倍形貌图。

可见，基体磨损表而呈犁沟形貌，而复合材料磨损表而的犁沟明显比基体浅，说明复合材料的耐磨性能明显优于基体。这是因为复合材料中增强相WC的硬度远远大于Al2O3磨料的硬度。

所以这种磨损状况为软磨料磨损，因此，在磨料磨损过程中，Al2O3先被碾压粉碎，粉碎的Al2O3棱角在法向分力的作用卜，会刺入铁基复合材料的表而层，而对应的切向分力则会使刺入的磨料作犁削运动，其结果就会泞致材料表而形成犁沟，而且会进一步加剧材料的磨损对于WC/Fe复合材料来说，WC颗粒会降低刺入基体的深度，而且会在一定程度上阻止磨料的进一步犁削，从而使复合材料的耐磨性得以提高。

钨丝与灰铸铁原位反应的显微硬度值

下表为钨丝与灰铸铁原位反应的1#、2#复合试样的显微硬度值(HV0.05)。

从表中可以看出，1#试样的过渡层硬度较低，主要是反应时间短，较大半径的钨原子与铁原子形成的置换固溶体不明显。

2#试样的过渡层显微硬度较高，因为在保温过程中，钨原子和铁原子相互扩散，形成较多的置换固溶体，起到固溶强化的作用。不同试样的颗粒间隙、硬度亦有所不同。

钨丝与灰铸铁原位反应的研究方法

将钨丝编网，然后将钨丝网切割成尺寸为100mmx30mm的小网片，每5片桑加在一起，放置在石墨坩埚的底部。将灰口铸铁在感应炉内熔化，于1400~1430℃浇注到石墨坩埚内，灰口铸铁流动性较好，可充分渗透到钨丝网间隙。在两个坩埚内液态凝固前，将其放置到温度为1000℃的热处理炉内在氩气保护下进行等温反应，随炉冷却到室温。

用VEGA/TESCAN型扫描电镜以及自带的能谱仪对组织形貌及成分进行观察和分析；用D8DIS-COVER型X衍射仪对物相进行确定;等温反应后，对灰口铸铁、铸态复合试样、铸态热处理复合试样的硬度进行了测试，对复合材料中增强体的硬度用Tukon2100B，显微硬度计(显微硬度HV0.1)来测量，加载祛码5Og，停留时间lOs。

以灰口铸铁基体材料为标样，不论载荷如何变化，其相对耐磨性均定为1。两体磨损测试试样采用标准制样，其尺寸为直径4mmx15mm。磨损试验采用国产ML-10干式销盘磨料磨损试验机，用精度为0.1mg的电子天平称量磨损后的质量，取二个试样失重的平均值。