Mikroporowata struktura Materiał tytanowy
Tytan jest szeroko stosowany w ludzkich wszczepialnych produktach medycznych ze względu na jego dobrą biokompatybilność, bakteriostazę, wysoką wytrzymałość, lekkość, odporność na korozję i brak wytrącania metali ciężkich.
Niedawno naukowcy ze Stanów Zjednoczonych, Japonii i Korei Południowej opracowali nową metodę przygotowania materiałów tytanowych z trójwymiarowymi mikrostrukturami. Najpierw przygotowali dwuwarstwową siatkę wodorku tytanu przez drukowanie, a następnie zwinęli siatkę w cylinder i zredukowali ją do tytanu przez częściowe spiekanie próżniowe. Ta metoda daje nam większą elastyczność w kontrolowaniu kształtu i geometrii materiału. Korzystając z tej techniki, naukowcy wyprodukowali tytanowe rolki z siatki i scharakteryzowali ich mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Tusz używany do druku składa się z proszku wodorku tytanu i kopolimeru. Naukowcy zmierzyli wagę, średnicę i wysokość tytanowych cewek przed i po obróbce cieplnej, aby obliczyć porowatość materiału. Wykonali również jednoosiowe testy ściskania materiału, mierząc naprężenie i twardość materiału.
Wyniki eksperymentalne pokazują, że ta struktura siatki uzyskuje bardzo dobre dopasowanie sztywności, twardości i plastyczności. Ortogonalne siatki dwuwarstwowe są dobrze spiekane razem. Mikropory można zaobserwować na włóknach tytanowych każdej warstwy. Wraz ze spadkiem wielkości cząstek proszku wzrastają jego właściwości spiekające, podczas gdy porowatość maleje.
Tytan o mikroporowatej strukturze ma dwie inne zalety implantacji w ludzkim ciele:
1. Zmniejsz sztywność materiału, osłabiając w ten sposób efekt ekranowania naprężeń;
Po drugie, może wprowadzić wzrost kości i przyspieszyć połączenie ludzkiego ciała i implantu. Tytan do konstrukcji kratownicowych lub mikromacierzy łączy w sobie wysoką wytrzymałość, niską gęstość i doskonałą odporność na uszkodzenia.
Jeśli chodzi o obecne metody przygotowania takich materiałów, obejmują one głównie precyzyjne odlewanie replik, spiekanie ułożonych w stosy układów drutu lub selektywne spiekanie wiązką elektronów / laserem proszku tytanowego.
Ostatecznie naukowcy odkryli, że metoda przygotowania tego nowego mikrostrukturalnego materiału tytanowego jest nie tylko odpowiednia dla metalu tytanowego, ale może być również doskonale rozszerzona na inne praktyczne metale za pomocą tej metody, a nawet może być stosowana do spiekalnych materiałów ceramicznych na bazie tlenku.
