Mikroporainas struktūras titāna materiāls
Titānu plaši izmanto cilvēkiem implantējamos medicīnas produktos, jo tam ir laba bioloģiskā saderība, bakteriostāze, augsta izturība, viegls svars, izturība pret koroziju un nav smago metālu nokrišņu.
Nesen zinātnieki no Amerikas Savienotajām Valstīm, Japānas un Dienvidkorejas ir izstrādājuši jaunu metodi, lai sagatavotu titāna materiālus ar trīsdimensiju mikrostruktūrām. Viņi vispirms sagatavoja divu-slāņu titāna hidrīda sietu, drukājot, pēc tam velmēja sietu cilindrā un reducēja līdz titānam, izmantojot daļēju vakuuma saķepināšanu. Šī metode dod mums lielāku elastību materiāla formas un ģeometrijas kontrolē. Izmantojot šo paņēmienu, pētnieki izgatavoja sieta titāna ruļļus un raksturoja to mikrostruktūru un mehāniskās īpašības. Drukāšanai izmantotā tinte sastāv no titāna hidrīda pulvera un kopolimēra. Pētnieki izmērīja titāna spoļu svaru, diametru un augstumu pirms un pēc termiskās apstrādes, lai aprēķinātu materiāla porainību. Viņi arī veica materiāla vienpusējas kompresijas testus, mērot materiāla deformāciju un cietību.
Eksperimentālie rezultāti liecina, ka šī sieta struktūra iegūst ļoti labu stingrības, cietības un plastiskuma pieskaņu. Ortogonālās divslāņu sietas ir labi saķepinātas kopā. Uz katra slāņa titāna šķiedrām var novērot mikroporas. Samazinoties pulvera daļiņu izmēram, palielinās tā saķepināšanas īpašības, savukārt porainība samazinās.
Titānam ar mikroporainu struktūru ir vēl divas priekšrocības implantācijai cilvēka ķermenī:
1. Samaziniet materiāla stingrību, tādējādi vājinot spriedzes aizsargefektu;
Otrkārt, tas var veicināt kaulu augšanu un paātrināt cilvēka ķermeņa un implanta kombināciju. Titāns kopņu konstrukcijām vai mikromasīviem apvieno augstu izturību, zemu blīvumu un lielisku izturību pret bojājumiem.
Ciktāl tas attiecas uz pašreizējām šādu materiālu sagatavošanas metodēm, tās galvenokārt ietver precīzas reprodukcijas liešanu, saliktu stiepļu bloku saķepināšanu vai selektīvu titāna pulvera elektronu staru/lāzera saķepināšanu.
Galu galā pētnieki atklāja, ka šī jaunā mikrostrukturētā titāna materiāla sagatavošanas metode ir ne tikai piemērota titāna metālam, bet arī var tikt lieliski attiecināta uz citiem praktiskiem metāliem, izmantojot šo metodi, un to var izmantot pat saķepināmam oksīdam{{ 0}}keramikas materiāli.