Materiale in titanio a struttura microporosa
Il titanio è ampiamente utilizzato nei prodotti medici impiantabili per l'uomo a causa della sua buona biocompatibilità, batteriostasi, elevata resistenza, leggerezza, resistenza alla corrosione e nessuna precipitazione di metalli pesanti.
Recentemente, scienziati provenienti da Stati Uniti, Giappone e Corea del Sud hanno sviluppato un nuovo metodo per preparare materiali in titanio con microstrutture tridimensionali. Hanno prima preparato una rete di idruro di titanio a due strati stampando, quindi hanno arrotolato la rete in un cilindro e l'hanno ridotta in titanio mediante sinterizzazione parziale sottovuoto. Questo metodo ci dà una maggiore flessibilità nel controllo della forma e della geometria del materiale. Usando questa tecnica, i ricercatori hanno fabbricato rotoli di titanio a maglie e caratterizzato la loro microstruttura e le proprietà meccaniche. L'inchiostro utilizzato per la stampa è composto da polvere di idruro di titanio e un copolimero. I ricercatori hanno misurato il peso, il diametro e l'altezza delle bobine di titanio prima e dopo il trattamento termico per calcolare la porosità del materiale. Hanno anche eseguito test di compressione uniassiale sul materiale, misurando la deformazione e la durezza del materiale.
I risultati sperimentali mostrano che questa struttura a rete ottiene un ottimo adattamento di rigidità, durezza e plasticità. Le maglie ortogonali a doppio strato sono ben sinterizzate insieme. I micropori possono essere osservati sulle fibre di titanio di ogni strato. Man mano che la dimensione delle particelle della polvere diminuisce, le sue proprietà di sinterizzazione aumentano, mentre la porosità diminuisce.
Il titanio con una struttura microporosa ha altri due vantaggi per l'impianto nel corpo umano:
1. Ridurre la rigidità del materiale, indebolendo così l'effetto di schermatura delle sollecitazioni;
In secondo luogo, può introdurre la crescita ossea e accelerare la combinazione del corpo umano e dell'impianto. Il titanio per strutture a traliccio o microarray combina alta resistenza, bassa densità ed eccellente resistenza ai danni.
Per quanto riguarda gli attuali metodi di preparazione di tali materiali, essi includono principalmente la fusione di precisione replica, la sinterizzazione di array di fili impilati o la sinterizzazione selettiva a fascio di elettroni / laser della polvere di titanio.
Alla fine, i ricercatori hanno scoperto che il metodo di preparazione di questo nuovo materiale in titanio microstrutturato non è adatto solo per il metallo di titanio, ma può anche essere perfettamente esteso ad altri metalli pratici utilizzando questo metodo e può anche essere utilizzato per materiali ceramici a base di ossido sinterizzato.