Mikroporøs struktur titanmateriale
Titan er mye brukt i humane implanterbare medisinske produkter på grunn av sin gode biokompatibilitet, bakteriostase, høy styrke, lette vekt, korrosjonsbestandighet og ingen tungmetallutfelling.
Nylig har forskere fra USA, Japan og Sør-Korea utviklet en ny metode for å fremstille titanmaterialer med tre-dimensjonale mikrostrukturer. De forberedte først et to--lags titanhydridnett ved å trykke, rullet deretter nettet til en sylinder og reduserte det til titan ved delvis vakuumsintring. Denne metoden gir oss større fleksibilitet i å kontrollere formen og geometrien til materialet. Ved å bruke denne teknikken produserte forskerne maskede titanruller og karakteriserte deres mikrostruktur og mekaniske egenskaper. Blekket som brukes til utskrift er sammensatt av titanhydridpulver og en kopolymer. Forskerne målte vekten, diameteren og høyden til titanspolene før og etter varmebehandling for å beregne materialets porøsitet. De utførte også enaksede kompresjonstester på materialet, og målte tøyningen og hardheten til materialet.
De eksperimentelle resultatene viser at denne nettstrukturen får en meget god passform av stivhet, hardhet og plastisitet. Ortogonale tolagsmasker er godt sintret sammen. Mikroporer kan observeres på titanfibrene i hvert lag. Når partikkelstørrelsen til pulveret avtar, øker dets sintringsegenskaper, mens porøsiteten avtar.
Titan med en mikroporøs struktur har to andre fordeler for implantasjon i menneskekroppen:
1. Reduser stivheten til materialet, og svekker derved den spenningsskjermende effekten;
For det andre kan det introdusere beinvekst og fremskynde kombinasjonen av menneskekroppen og implantatet. Titan for truss-strukturer eller mikroarrayer kombinerer høy styrke, lav tetthet og utmerket skademotstand.
Når det gjelder de nåværende metodene for å tilberede slike materialer, inkluderer de hovedsakelig replika presisjonsstøping, sintring av stablede wire arrays, eller selektiv elektronstråle/lasersintring av titanpulver.
Til slutt fant forskerne ut at fremstillingsmetoden for dette nye mikrostrukturerte titanmaterialet ikke bare er egnet for titanmetall, men kan også perfekt utvides til andre praktiske metaller ved å bruke denne metoden, og kan til og med brukes for sinterbart oksid{{ 0}}baserte keramiske materialer.