多孔(kǒng)鈦材料由於其優異的物理化學性能因此其製備及相(xiàng)關(guān)性能研究得到廣泛關注,但其作為骨(gǔ)植入材料(liào)時因存在(zài)表麵惰性製約其(qí)在生物醫學方(fāng)麵應用。目前,用於多孔鈦材料製備方法有空(kōng)間占(zhàn)位(wèi)法、金屬粉末注射成形和(hé)樹脂(zhī)浸漬鈦替代技術等。其中著重敘述采用碳酸氫銨和尿素作為造孔劑(jì)使用空間占位(wèi)法(fǎ)時在該材料的運用,並(bìng)且對比不同造孔劑在該方法中的優缺點。此外進一步分析闡明因表麵惰性問題而造成多孔鈦材料在(zài)生物醫學方麵應用的製約因素。
1. 造孔劑法製備多(duō)孔鈦(tài)材料
該法是利用粉末冶金將造孔劑與金屬粉末混(hún)合再去除造孔劑,然後在真空或者保護氣氛下燒結得到多孔材(cái)料。該方法能製備出較高(gāo)孔隙率的多孔金屬,並且其孔形狀、孔(kǒng)徑分布以(yǐ)及孔隙率可通過控製造孔劑材料的形狀、尺(chǐ)寸和添加量(liàng)來控製。常見(jiàn)的造孔劑有碳酸氫銨、尿素、氯化鈉等。
1.1 以碳酸氫銨為造孔劑(jì)的空間占位法製備多孔鈦材料(liào)
因為碳酸氫銨(ǎn)在較低溫度加熱會分解因此作為造(zào)孔劑(jì)用來製備多孔(kǒng)材(cái)料,在較低溫(wēn)度下造孔劑分解可以避免造孔劑分解產物與多孔(kǒng)材料(liào)發生反應從而造(zào)成外來雜質汙染基(jī)體(tǐ),因此此造孔劑可以製備得(dé)到比較純淨的多孔材料。
1.2 以尿素(sù)為造孔(kǒng)劑的造孔劑(jì)法製(zhì)備多孔鈦材料
另外尿素可以在(zài)較高溫度分解也被用來作為造孔劑製備多孔材料,有學者通過熱重分析得出尿素需(xū)要加熱到460℃時可以完全脫(tuō)除,但可以(yǐ)增加保溫時間來降低除去尿素的溫度(dù)。
1.3 以其它材料為造孔劑的造孔劑法製備多孔鈦材料
水溶性的材料(如糖球(qiú)和可溶鹽等)也可作(zuò)為造孔劑。
2. 其他常見製備多孔鈦材料方法
2.1 3D打印製備多孔鈦材料
除了上麵(miàn)的造孔劑法用來製備多孔材料現在比較熱(rè)門方法還有3D打印,選擇性激光熔煉(SLM)作為3D打印的一種方法是通過3D造型軟件設計所需試件的模型,然後利用選擇性激光燒結。
2.2 有機(jī)海綿浸(jìn)漬燒結技術製備多孔鈦材料
有機海綿浸漬燒結(jié)是以有機(jī)海綿為載體,將有機海綿浸入由金屬調製成的料漿中,使有機海綿充分吸收料漿後,將其取出烘幹,然後高溫燒結。這種方法製備的材料孔隙率較高,但過程相(xiàng)對複雜。
2.3 金屬注射成型製備多孔鈦材料
金屬粉末注射成型是先將金屬粉(fěn)末與有機粘結劑混合, 再加熱保持熔融狀態, 注入準備(bèi)好(hǎo)的模具內進行固化成形, 然後脫(tuō)脂去除成形坯中(zhōng)的粘結劑, 最後燒結(jié)。該法能夠生產(chǎn)小(xiǎo)件多孔鈦,具有很好的設計靈(líng)活性,結合了粉末冶金的特性(如低成本、簡單、選擇成(chéng)分的靈(líng)活性)和注塑的特性(如製造複雜零件和快速(sù)生產)。
2.4 滲(shèn)鑄(zhù)結合酸(suān)蝕製備(bèi)多孔鈦材料
Wang等人將(jiāng)鈦液注入纏繞的鉬絲(sī)中,然後在蝕刻鉬絲,製備的多孔鈦(tài)材料孔(kǒng)隙率為 32 ~47%,模(mó)量為 23 ~62 GPa,強度為76 ~192 MP.
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