ساختار میکرو متخلخل مواد تیتانیوم

تیتانیوم به دلیل زیست پذیری خوب، باکتریوستاز، استحکام بالا، وزن سبک، مقاومت به خوردگی، و بدون بارش فلزات سنگین، به طور گسترده ای در محصولات پزشکی قابل کاشت انسان مورد استفاده قرار می گیرد.

به تازگی دانشمندانی از آمریکا، ژاپن و کره جنوبی روش جدیدی را برای تهیه مواد تیتانیوم با ریز ساختارهای سه بعدی توسعه داده اند. آن ها ابتدا یک مش هیدرید تیتانیوم دو لایه را با چاپ آماده کردند، سپس مش را به داخل سیلندر نورد کردند و با استفاده از اسیون خلاء جزئی آن را به تیتانیوم کاهش داد. این روش به ما انعطاف پذیری بیشتری در کنترل شکل و هندسه مواد می دهد. محققان با استفاده از این تکنیک رول های تیتانیوم مش دار را ساختند و ریز ساختار و خواص مکانیکی آن ها را مشخص کردند. جوهر مورد استفاده برای چاپ از پودر هیدرید تیتانیوم و یک کوپلیمر تشکیل شده است. محققان وزن، قطر و ارتفاع کویل های تیتانیوم را قبل و بعد از درمان حرارتی اندازه گیری کردند تا تخلخل ماده را محاسبه کنند. آن ها همچنین آزمایش های فشرده سازی تک محوری را بر روی ماده انجام دادند و کرنش و سختی ماده را اندازه گیری کردند.

نتایج تجربی نشان می دهد که این ساختار مش تناسب بسیار خوبی از سفتی، سختی و شکل پذیری به دست می آورد. مش های دو لایه متوژنال به خوبی با هم می ترشیند. میکروپورها را می توان بر روی الیاف تیتانیوم هر لایه مشاهده کرد. با کاهش اندازه ذرات پودر، خواص sintering آن افزایش می یابد، در حالی که متخلخل کاهش می یابد.

تیتانیوم با ساختار ریز متخلخل دو مزیت دیگر برای کاشت در بدن انسان دارد:

1. کاهش سفتی مواد، در نتیجه تضعیف اثر محافظ استرس؛

دوم اینکه می تواند رشد استخوان را معرفی کند و ترکیب بدن انسان و ایمپلنت را سرعت بخشد. تیتانیوم برای سازه های خرپا یا میکروارای ترکیبی از قدرت بالا، چگالی پایین، و مقاومت در برابر آسیب عالی است.

تا آنجا که به روش های فعلی تهیه چنین موادی مربوط می شود، عمدتاً شامل ریخته گری دقیق المثنی، رنگ بندی آرایه های سیم انباشته، یا پرتو الکترون انتخابی/لیزری از پودر تیتانیوم هستند.

در پایان محققان دریافتند که روش آماده سازی این ماده تیتانیومی ریز ساختار جدید نه تنها برای فلز تیتانیوم مناسب است، بلکه می تواند با استفاده از این روش کاملاً به فلزات عملی دیگر نیز گسترش پیدا کند، و حتی می تواند برای مواد سرامیکی مبتنی بر اکسید قابل مطالعه نیز مورد استفاده قرار گیرد.