Mikroporézní struktura Titanový materiál

Titan je široce používán v lidských implantabilních zdravotnických výrobcích díky své dobré biokompatibilitě, bakteriostáze, vysoké pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi a bez srážení těžkých kovů.

Nedávno vědci ze Spojených států, Japonska a Jižní Koreje vyvinuli novou metodu přípravy titanových materiálů s trojrozměrnými mikrostrukturami. Nejprve připravili dvouvrstvou síťovinu hydridu titanu tiskem, poté síť srolovali do válce a částečným vakuovým slinováním ji redukovali na titan. Tato metoda nám dává větší flexibilitu při řízení tvaru a geometrie materiálu. Pomocí této techniky vědci vyrobili titanové role a charakterizovali jejich mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. Inkoust použitý pro tisk se skládá z prášku hydridu titanu a kopolymeru. Vědci měřili hmotnost, průměr a výšku titanových cívek před a po tepelném zpracování, aby vypočítali pórovitost materiálu. Provedli také jednoosé kompresní zkoušky materiálu, které měřily deformaci a tvrdost materiálu.

Experimentální výsledky ukazují, že tato síťovinová struktura získává velmi dobré přizpůsobení tuhosti, tvrdosti a plasticity. Ortogonální dvouvrstvé sítě jsou dobře spékané dohromady. Mikropóry lze pozorovat na titanových vláknech každé vrstvy. Jak se velikost částic prášku snižuje, jeho slinovací vlastnosti se zvyšují, zatímco pórovitost klesá.

Titan s mikroporézní strukturou má dvě další výhody pro implantaci do lidského těla:

1. Snižte tuhost materiálu, čímž oslabíte účinek stínění proti napětí;

Za druhé, může zavést růst kostí a urychlit kombinaci lidského těla a implantátu. Titan pro příhradové konstrukce nebo mikropole kombinuje vysokou pevnost, nízkou hustotu a vynikající odolnost proti poškození.

Pokud jde o současné metody přípravy takových materiálů, zahrnují především repliky přesného lití, slinování skládaných drátěných polí nebo selektivní elektronový paprsek / laserové slinování titanového prášku.

Nakonec vědci zjistili, že metoda přípravy tohoto nového mikrostrukturovaného titanového materiálu je nejen vhodná pro titanový kov, ale může být také dokonale rozšířena na další praktické kovy pomocí této metody a může být dokonce použita pro keramické materiály na bázi slinutého oxidu.