Microporeuze structuur Titanium Materiaal
Titanium wordt veel gebruikt in menselijke implanteerbare medische producten vanwege de goede biocompatibiliteit, bacteriostase, hoge sterkte, lichtgewicht, corrosiebestendigheid en geen neerslag van zware metalen.
Onlangs hebben wetenschappers uit de Verenigde Staten, Japan en Zuid-Korea een nieuwe methode ontwikkeld om titaniummaterialen te bereiden met driedimensionale microstructuren. Ze bereidden eerst een tweelaags titaniumhydridegaas door te printen, rolden het gaas vervolgens in een cilinder en reduceerden het tot titanium door gedeeltelijk vacuüm sinteren. Deze methode geeft ons meer flexibiliteit bij het regelen van de vorm en geometrie van het materiaal. Met behulp van deze techniek fabriceerden de onderzoekers gemaasde titaniumrollen en karakteriseerden ze hun microstructuur en mechanische eigenschappen. De inkt die wordt gebruikt voor het afdrukken bestaat uit titaniumhydridepoeder en een copolymeer. De onderzoekers maten het gewicht, de diameter en de hoogte van de titaniumspoelen voor en na de warmtebehandeling om de porositeit van het materiaal te berekenen. Ze voerden ook uniaxiale compressietests uit op het materiaal, waarbij ze de spanning en hardheid van het materiaal maten.
De experimentele resultaten tonen aan dat deze gaasstructuur een zeer goede pasvorm van stijfheid, hardheid en plasticiteit verkrijgt. Orthogonale dubbellaagse mazen zijn goed aan elkaar gesinterd. Microporiën kunnen worden waargenomen op de titaniumvezels van elke laag. Naarmate de deeltjesgrootte van het poeder afneemt, nemen de sintereigenschappen toe, terwijl de porositeit afneemt.
Titanium met een microporeuze structuur heeft nog twee andere voordelen voor implantatie in het menselijk lichaam:
1. Verminder de stijfheid van het materiaal, waardoor het stressafschermende effect wordt verzwakt;
Ten tweede kan het botgroei introduceren en de combinatie van het menselijk lichaam en het implantaat versnellen. Titanium voor truss-structuren of microarrays combineert hoge sterkte, lage dichtheid en uitstekende schadebestendigheid.
Wat de huidige methoden voor het bereiden van dergelijke materialen betreft, omvatten ze voornamelijk replica precisiegieten, sinteren van gestapelde draadarrays of selectieve elektronenbundel / lasersintering van titaniumpoeder.
Uiteindelijk ontdekten de onderzoekers dat de bereidingsmethode van dit nieuwe microgestructureerde titaniummateriaal niet alleen geschikt is voor titaniummetaal, maar ook perfect kan worden uitgebreid naar andere praktische metalen door deze methode en zelfs kan worden gebruikt voor op sinterbare oxide gebaseerde keramische materialen.