Υλικό τιτανίου μικροπορώδους δομής
Το τιτάνιο χρησιμοποιείται ευρέως στα ανθρώπινα εμφυτεύσιμα ιατρικά προϊόντα λόγω της καλής βιοσυμβατότητας, της βακτηριόστασης, της υψηλής αντοχής, του ελαφριού βάρους, της αντίστασης διάβρωσης, και καμία καθίζηση βαρέων μετάλλων.
Πρόσφατα, επιστήμονες από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιαπωνία και τη Νότια Κορέα ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για την προετοιμασία υλικών τιτανίου με τρισδιάστατες μικροδομές. Αρχικά προετοίμασαν ένα πλέγμα υδριδίου τιτανίου δύο στρωμάτων με την εκτύπωση, στη συνέχεια κύλησαν το πλέγμα σε έναν κύλινδρο και το μείωσαν σε τιτάνιο με μερική πυροσυσσωμάτωση κενού. Αυτή η μέθοδος μας δίνει μεγαλύτερη ευελιξία στον έλεγχο του σχήματος και της γεωμετρίας του υλικού. Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, οι ερευνητές κατασκεύασαν δικτυωμένα ρολά τιτανίου και χαρακτήρισαν τις μικροδομές και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Το μελάνι που χρησιμοποιείται για την εκτύπωση αποτελείται από σκόνη υδριδίου τιτανίου και συμπολυμερές. Οι ερευνητές μέτρησαν το βάρος, τη διάμετρο και το ύψος των πηνίων τιτανίου πριν και μετά τη θερμική επεξεργασία για να υπολογίσουν το πορώδες του υλικού. Πραγματοποίησαν επίσης μονοαξονικές δοκιμές συμπίεσης στο υλικό, μετρώντας την καταπόνηση και τη σκληρότητα του υλικού.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτή η δομή πλέγματος αποκτά μια πολύ καλή εφαρμογή της ακαμψίας, της σκληρότητας και της πλαστικότητας. Τα ορθογώνια διστρωματικά πλέγματα είναι καλά πυροσυσσωματωμένα μεταξύ τους. Micropores μπορούν να παρατηρηθούν στις ίνες τιτανίου κάθε στρώματος. Καθώς μειώνεται το μέγεθος των σωματιδίων της σκόνης, οι ιδιότητες πυροσυσσωμάτωσης αυξάνονται, ενώ το πορώδες μειώνεται.
Το τιτάνιο με μικροπορώδη δομή έχει δύο άλλα πλεονεκτήματα για την εμφύτευση στο ανθρώπινο σώμα:
1. Μειώστε την ακαμψία του υλικού, αποδυναμώνοντας έτσι την επίδραση θωράκισης πίεσης
Δεύτερον, μπορεί να εισαγάγει την ανάπτυξη των οστών και να επιταχύνει το συνδυασμό του ανθρώπινου σώματος και του εμφυτεύματος. Το τιτάνιο για δομές ζευκτόντων ή μικροαρροφές συνδυάζει υψηλή αντοχή, χαμηλή πυκνότητα και εξαιρετική αντοχή σε ζημιές.
Όσον αφορά τις τρέχουσες μεθόδους προετοιμασίας τέτοιων υλικών, περιλαμβάνουν κυρίως ρίψη ακρίβειας ρεπλίκας, πυροσυσσωμάτωση συσσωρευμένων συστοιχιών καλωδίων ή επιλεκτική πυρόλυση δέσμης ηλεκτρονίων/λέιζερ σκόνης τιτανίου.
Στο τέλος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η μέθοδος παρασκευής αυτού του νέου μικροδομήνου τιτανίου δεν είναι μόνο κατάλληλη για μέταλλο τιτανίου, αλλά μπορεί επίσης να επεκταθεί τέλεια και σε άλλα πρακτικά μέταλλα χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο και μπορεί ακόμη και να χρησιμοποιηθεί για πυροσυσσωματωμένα κεραμικά υλικά με βάση το οξείδιο.