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微孔结构钛材料

2020-06-23 15:19:34 110

微孔结构钛材料

因为具有良好的生物相容性、抑菌性,并且强度高、重量轻、耐腐蚀、无重金属析出等特点,而被广泛应用于人体植入类医疗产品当中。

最近,来自美国、日本和韩国的科学家们发展了一种新的方法来制备具有三维微结构的钛材料。他们首先利用打印的方法制备两层氢化钛的网格,然后将网格卷成圆柱体,并通过部分真空烧结将它还原成钛。该方法使我们对材料的形状,几何尺寸的控制具有更高的灵活性。研究人员们利用这一技术制备了网格钛卷,并对其微结构和机械性能进行了表征。其中打印用的墨水是由氢化钛粉末和一种共聚物组成。研究人员对热处理前后钛卷的重量、直径和高度进行了测量,来计算材料的孔隙度。他们还对材料进行了单轴压缩试验,测定了材料的应变和硬度。

微孔结构钛材料(图1)

实验结果表面这种网格结构获得了非常好的刚性,硬度和塑性配合。正交的双层网格很好地被烧结在一起。在各层的钛纤维上均可以观察到微孔。随着粉末的颗粒尺寸减小,它的烧结性能提高,同时孔隙度也降低。

微孔结构的钛对植入人体还有另外两个优点:

一、降低了材料的刚性,从而减弱了应力遮挡效应;

二、它可以引入骨骼的生长,加快人体与植入物的结合。桁架结构或微阵的钛材料结合了高强度、低密度,以及优良的抗损坏性能。

微孔结构钛材料(图2)

就目前制备该类材料的方法主要包括复型精密铸造,堆叠线阵列的烧结,或者钛粉的选择性电子束/激光烧结。

微孔结构钛材料(图3)

最终研究人员们发现该种新的微结构钛材料的制备方法不是只适用于钛金属,还可以利用该方法完美推广到其它实用金属当中,甚至还可以用于可烧结的氧化物类陶瓷材料,例如,该方法来制备陶瓷卷产品。


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