生长棒系统是早发性脊柱侧凸（early-onset scoliosis,EOS）治疗中最常见的临床应用器械,然而,在它的服役过程中,存在着不可忽视的磨损和腐蚀,影响了生长棒的临床应用。通过在金属生长棒表面制备具有良好耐磨性和耐腐蚀性的薄膜,可以提高其耐磨耐腐蚀性能,从而减少植入物的磨损和腐蚀导致的并发症,促进生长棒的临床应用。氮化钛（TiN）薄膜是一种具有高硬度、良好的耐腐蚀性及生物相容性的薄膜,它已被广泛应用于医用植入物的表面改性。通过在TiN薄膜中掺杂Ag、Cu等过渡族金属元素,可以提高薄膜/基体结合性能及薄膜的摩擦学性能。Mn、Cu都是人体健康所必需的微量元素,在生理活动中具有重要的作用,并且已经有研究表明在TiN薄膜中掺杂适量的Mn、Cu可以提高TiN薄膜的生物相容性。本文利用四靶非平衡磁控溅射（UBMS500）系统制备了Mn、Cu金属掺杂TiN（TiMnN、TiCuN）薄膜,研究Mn、Cu金属掺杂对于TiN薄膜成分、结构及性能的影响。针对金属生长棒的体内服役环境特点,本文研究了TiMnN、TiCuN薄膜在磷酸盐缓冲液（PBS）、白蛋白溶液中的摩擦磨损性能。研究结果表明,TiN薄膜具有明显的柱状结构,Mn的掺杂可以细化柱状结构,提高薄膜致密性。Mn的掺杂还提高了薄膜的硬度、韧性、薄膜/基体结合性能和薄膜的耐磨性,当薄膜中的Mn含量为2.2～5.6 at.%时,薄膜具有优异的硬度、韧性、薄膜/基体结合力和耐磨性能。薄膜在白蛋白溶液中摩擦时,Mn离子与蛋白之间的相互作用对其摩擦学行为起着重要作用。在摩擦过程中,TiMnN薄膜中释放出的Mn离子促进了蛋白在磨痕处沉积,随后,在Si C球头-薄膜摩擦剪切力作用及Mn离子-蛋白之间的相互作用下,磨痕处的沉积蛋白发生变性,从而在摩擦界面上形成一层“类石墨碳润滑层”,该“类石墨碳润滑层”有助于提高薄膜的耐磨性。Cu的掺杂也可以细化TiN薄膜的柱状结构,并提高薄膜的硬度、疏水性和薄膜/基体结合力,且当Cu含量为4.2 at.%时,薄膜的硬度最大,疏水性最强。在空气中摩擦时,薄膜中的Cu会扩散至摩擦界面形成润滑膜,使得薄膜的磨损有所降低。在PBS溶液中摩擦时,磨痕处形成一层由PBS溶液组成的水膜,随着摩擦磨损的进行,水膜中的磷酸盐在磨痕处沉淀,它可以避免薄膜与Si C球头直接接触,从而降低了薄膜的磨损。在白蛋白溶液中摩擦时,相比于TiN薄膜,TiCuN薄膜具有更强的疏水性,有助于蛋白的聚集沉淀,在磨痕处形成了一层含C润滑层,该润滑层可以减少对磨副之间的直接接触,起到减磨润滑的效果。在空气中和白蛋白溶液中,Cu含量为4.2 at.%的TiCuN薄膜具有优异的耐磨性能。本文研究证明了Mn、Cu金属掺杂TiN薄膜在白蛋白溶液中摩擦时,白蛋白发生了变性,摩擦界面形成一层“类石墨碳润滑层”/含C润滑层,该润滑层可以有效改善薄膜在白蛋白溶液中的摩擦磨损性能,而形成该润滑层时蛋白具体的变性过程有待进一步探讨。