Титановий матеріал з мікропористою структурою
Титан широко використовується в медичних виробах для імплантації людини через його хорошу біосумісність, бактеріостаз, високу міцність, легку вагу, стійкість до корозії та відсутність опадів важких металів.
Recently, scientists from the United States, Japan, and South Korea have developed a new method to prepare titanium materials with three-dimensional microstructures. They first prepared a two-layer titanium hydride mesh by printing, then rolled the mesh into a cylinder and reduced it to titanium by partial vacuum sintering. This method gives us greater flexibility in controlling the shape and geometry of the material. Using this technique, the researchers fabricated meshed titanium rolls and characterized their microstructure and mechanical properties. The ink used for printing is composed of titanium hydride powder and a copolymer. The researchers measured the weight, diameter and height of the titanium coils before and after heat treatment to calculate the material's porosity. They also performed uniaxial compression tests on the material, measuring the strain and hardness of the material.
Експериментальні результати показують, що ця сітчаста структура має дуже гарне прилягання до жорсткості, твердості та пластичності. Ортогональні двошарові сітки добре спікаються разом. На титанових волокнах кожного шару можна спостерігати мікропори. Зі зменшенням розміру частинок порошку збільшуються його спікаючі властивості, а пористість зменшується.
Титан з мікропористою структурою має ще дві переваги для імплантації в організм людини:
1. Зменшити жорсткість матеріалу, тим самим послабивши ефект екранування напруги;
По-друге, він може запровадити ріст кісток і прискорити поєднання людського тіла та імплантату. Титан для кроквяних конструкцій або мікрочіпів поєднує високу міцність, низьку щільність і чудову стійкість до пошкоджень.
Що стосується сучасних методів отримання таких матеріалів, то вони в основному включають прецизійне лиття реплік, спікання дротяних решіток або селективне електронно-променеве/лазерне спікання титанового порошку.
Зрештою, дослідники виявили, що метод приготування цього нового мікроструктурованого титанового матеріалу не тільки підходить для металу титану, але також може бути ідеально поширений на інші практичні метали за допомогою цього методу, і навіть може бути використаний для спекаемого оксиду{{ 0}}керамічні матеріали.