多孔鈦材料由於其優異的(de)物理化學性能因此其製(zhì)備(bèi)及相關性能研究得到廣(guǎng)泛關注,但其作(zuò)為骨植入材(cái)料時因存(cún)在表麵惰性製約其在生物醫學方麵應用。目前,用於多孔鈦材料製備方法有空間占位法、金屬粉末(mò)注射成形和樹(shù)脂浸漬鈦替代技術等。其中著重敘(xù)述采用碳酸氫銨和尿素作為造孔劑使用空間占位法時在該材料的運(yùn)用(yòng),並且對比不同造孔劑在該方法中的(de)優缺點。此外進一步分析闡明因表麵惰(duò)性問題而造成多孔鈦材料(liào)在(zài)生物醫學方麵應用的(de)製約因素。
1. 造孔劑法製備(bèi)多(duō)孔鈦材料
該法是利用粉(fěn)末(mò)冶金將造孔劑與金屬粉末混合再去除造孔劑,然後在真空或(huò)者保護(hù)氣氛下燒結得到多(duō)孔材料。該方法能製備出(chū)較高孔隙(xì)率的多孔金屬,並且其孔形狀、孔徑(jìng)分(fèn)布以及孔(kǒng)隙率可通過控製造(zào)孔劑材料的形狀、尺寸和添加量來控製。常見的(de)造(zào)孔劑有碳酸氫銨、尿(niào)素、氯(lǜ)化(huà)鈉等。
1.1 以碳(tàn)酸氫(qīng)銨為造孔劑的空間占位法製備多孔鈦材料
因(yīn)為碳酸氫銨在較低溫度加熱會分解因此作為造(zào)孔劑用來製備多孔材料,在較低溫度下造(zào)孔(kǒng)劑分解可以避(bì)免造孔劑分解產物與多孔(kǒng)材料發生反應從而造成外來雜質汙染基(jī)體(tǐ),因此此造(zào)孔劑可以製備得到比較純淨的多孔(kǒng)材料。
1.2 以尿素為造孔劑的造孔劑(jì)法製備多孔(kǒng)鈦材料
另外尿素可以在較高溫度(dù)分解(jiě)也被用來作為造孔(kǒng)劑製備多孔材料,有學者通(tōng)過熱重分析(xī)得出尿素需要加熱到460℃時可以完全脫(tuō)除,但可以增加保溫時間來降低除去尿素的溫度。
1.3 以其(qí)它材(cái)料(liào)為造孔劑的造孔劑(jì)法製備多孔鈦材料
水溶性的材(cái)料(如糖球和可溶鹽(yán)等)也可作為(wéi)造孔劑。
2. 其(qí)他常見製備多孔鈦材料方(fāng)法
2.1 3D打印製備(bèi)多(duō)孔鈦材料
除了上麵的造孔劑法用來製(zhì)備多孔材料現(xiàn)在比(bǐ)較(jiào)熱門方法還有3D打印,選擇性(xìng)激(jī)光(guāng)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(shāo)結。
2.2 有機海綿浸漬燒結技(jì)術製備多孔鈦材料
有機海綿浸漬燒結是以有(yǒu)機海綿為載體,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(liào)漿後,將其取出烘幹,然後高(gāo)溫燒結。這種方(fāng)法製備的材料孔(kǒng)隙率較高,但過程相對複雜。
2.3 金屬注射成型製備多孔(kǒng)鈦材料
金屬粉末注射成型是先將金屬粉(fěn)末與(yǔ)有機(jī)粘結(jié)劑混合, 再加熱保持熔融(róng)狀態, 注入準備好的模具(jù)內進行固化成形, 然後脫脂去除成形坯中的粘結劑, 最(zuì)後(hòu)燒結。該法能夠生產小(xiǎo)件多孔(kǒng)鈦(tài),具有很好(hǎo)的設計靈活(huó)性,結合了粉末冶金的特性(如低成(chéng)本、簡單、選擇成分的靈活性(xìng))和注塑的特性(如製造複雜(zá)零件和快速生產(chǎn))。
2.4 滲鑄結合(hé)酸蝕製備多孔鈦材料
Wang等人將(jiāng)鈦液注入纏繞的鉬絲中,然後在蝕刻鉬絲,製(zhì)備的多孔鈦材料孔隙率為 32 ~47%,模量為 23 ~62 GPa,強度為76 ~192 MP.
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