Mikroporös struktur av titanmaterial

Titan används i stor utsträckning i mänskliga implanterbara medicinska produkter på grund av dess goda biokompatibilitet, bakteriostas, höga hållfasthet, låga vikt, korrosionsbeständighet och ingen tungmetallutfällning.

Nyligen har forskare från USA, Japan och Sydkorea utvecklat en ny metod för att framställa titanmaterial med tre-dimensionella mikrostrukturer. De förberedde först ett två-2-lagers titanhydridnät genom att trycka, rullade sedan nätet till en cylinder och reducerade det till titan genom partiell vakuumsintring. Denna metod ger oss större flexibilitet när det gäller att kontrollera materialets form och geometri. Med hjälp av denna teknik tillverkade forskarna maska ​​titanrullar och karakteriserade deras mikrostruktur och mekaniska egenskaper. Bläcket som används för tryckning består av titanhydridpulver och en sampolymer. Forskarna mätte vikten, diametern och höjden på titanspolarna före och efter värmebehandling för att beräkna materialets porositet. De utförde också enaxliga kompressionstester på materialet och mätte materialets töjning och hårdhet.

De experimentella resultaten visar att denna nätstruktur får en mycket god passform av styvhet, hårdhet och plasticitet. Ortogonala dubbelskiktsmaskor är väl sintrade tillsammans. Mikroporer kan observeras på titanfibrerna i varje lager. När partikelstorleken på pulvret minskar ökar dess sintringsegenskaper, medan porositeten minskar.

Titan med en mikroporös struktur har två andra fördelar för implantation i människokroppen:

1. Minska styvheten hos materialet, vilket försvagar den spänningsskyddande effekten;

För det andra kan det introducera bentillväxt och påskynda kombinationen av människokroppen och implantatet. Titan för fackverksstrukturer eller mikroarrayer kombinerar hög hållfasthet, låg densitet och utmärkt skadebeständighet.

När det gäller de nuvarande metoderna för att framställa sådana material inkluderar de huvudsakligen replika precisionsgjutning, sintring av staplade trådarrayer eller selektiv elektronstråle/lasersintring av titanpulver.

I slutändan fann forskarna att beredningsmetoden för detta nya mikrostrukturerade titanmaterial inte bara är lämplig för titanmetall, utan kan också perfekt utvidgas till andra praktiska metaller genom att använda denna metod, och kan till och med användas för sinterbar oxid{{ 0}}baserade keramiska material.