Mikroporøs struktur titanium materiale
Titanium anvendes i vid udstrækning i humane implanterbare medicinske produkter på grund af dets gode biokompatibilitet, bakteriostase, høj styrke, let vægt, korrosionsbestandighed og ingen tungmetaludfældning.
For nylig har forskere fra USA, Japan og Sydkorea udviklet en ny metode til at forberede titaniummaterialer med tredimensionelle mikrostrukturer. De forberedte først et tolags titanhydridnet ved udskrivning, rullede derefter masken til en cylinder og reducerede den til titanium ved delvis vakuumsintring. Denne metode giver os større fleksibilitet til at styre materialets form og geometri. Ved hjælp af denne teknik fremstillede forskerne meshed titanium ruller og karakteriserede deres mikrostruktur og mekaniske egenskaber. Blækket, der anvendes til udskrivning, består af titanhydridpulver og en copolymer. Forskerne målte vægten, diameteren og højden af titaniumspolerne før og efter varmebehandlingen for at beregne materialets porøsitet. De udførte også uniaxial kompressionstest på materialet og målte materialets belastning og hårdhed.
De eksperimentelle resultater viser, at denne maskestruktur opnår en meget god pasform af stivhed, hårdhed og plasticitet. Ortogonale dobbeltlagsnet er godt sintret sammen. Mikroporer kan observeres på titaniumfibrene i hvert lag. Når pulverets partikelstørrelse falder, øges dets sintringsegenskaber, mens porøsiteten falder.
Titanium med en mikroporøs struktur har to andre fordele ved implantation i menneskekroppen:
1. Reducer materialets stivhed og derved svække spændingsafskærmningseffekten;
For det andet kan det introducere knoglevækst og fremskynde kombinationen af menneskekroppen og implantatet. Titanium til truss strukturer eller mikroarrays kombinerer høj styrke, lav densitet og fremragende skadesbestandighed.
For så vidt angår de nuværende metoder til fremstilling af sådanne materialer omfatter de hovedsagelig replikapræcisionsstøbning, sintring af stablede trådarrays eller selektiv elektronstråle /lasersintring af titanpulver.
I sidste ende fandt forskerne, at fremstillingsmetoden for dette nye mikrostrukturerede titaniummateriale ikke kun er egnet til titanmetal, men også kan udvides perfekt til andre praktiske metaller ved hjælp af denne metode og endda kan bruges til sinterbare oxidbaserede keramiske materialer.
