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氧化锆是重要的陶瓷材料之一，具有良好的化学和热稳定性，高的机械强度和生物相容性，广泛应用于工业领域。近年来，纳米结构的氧化锆薄膜，包括ZrO2纳米管和ZrO2致密薄膜，受到人们的颇多关注。奉论文采用阳极氧化法和磁过滤阴极弧沉积技术分别制备ZrO2纳米管阵列和ZrO2致密薄膜，考察阳极氧化工艺参数对ZrO2纳米管形貌和组分的影响；探查ZrO2致密薄膜的生物活性和细胞相容性。主要结果如下：
1.采用阳极氧化技术，在硫酸铵/氟化铵的无机电解液中制备ZrO2纳米管。通过工艺研究发现，在1M(NH4)2SO4+0.5 M NH4F溶液中，阳极氧化电压为20V时，可获得有序的ZrO2纳米管阵列，该阵列由四方相ZrO2组成。模拟体液浸泡实验显示，类骨磷灰石可在制备的ZrO2阵列表面形成，显示有生物活性。实验结果表明，四方相ZrO2是纳米管阵列生物活性的主要原因。
2.采用丙三醇/氟化铵组成的有机电解液制备ZrO2纳米管阵列，着重研究NH4F浓度、水含量、氧化电压、氧化时间等阳极氧化工艺参数对ZrO2纳米管结构和组成的影响。通过工艺参数控制，制备了管径为130nm和管长为6.5μm的纳米管阵列，该阵列由四方相ZrO2组成。热处理可改变ZrO2纳米管阵列的相结构，热处理温度为400℃时，XRD图谱不仅显示四方ZrO2特征峰增强，还观察到单斜ZrO2特征峰的出现。当温度升至800℃时，ZrO2纳米管阵列出现崩塌现象。
3.采用磁过滤阴极弧沉积技术制备ZrO2和Si掺杂ZrO2薄膜，薄膜表面呈现纳米结构。物相探索发现，上述两种薄膜主要由无定形ZrO2组成，还含有少量四方和单斜ZrO2。Si掺杂不仅能增加ZrO2薄膜表面粗糙度，还提高了薄膜的亲水性。模拟体液浸泡实验结果表明，类骨磷灰石可在薄膜表面形成，显示有生物活性。Si掺杂ZrO2薄膜表面类骨磷灰石沉积较多，这可能与Si的引入降低了ZrO2薄膜表面电位有关。MG63细胞在ZrO2和Si-ZrO2薄膜表面均能够很好地附着、铺展和增殖，显示有良好的细胞相容性。MG63细胞在掺Si薄膜表面的粘附和增殖能力较好，这与掺Si薄膜较好的生物活性结果一致。