鈦合金是制造膝關(guān)節(jié)/髖關(guān)節(jié)植入物的骨科用材的首要選擇，鈦鉭合金將能夠減輕“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)，所謂的“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)是指植入物的硬度過(guò)高導(dǎo)致其鄰近的骨骼得不到足夠的力學(xué)刺激而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的現(xiàn)象。“這些合金是專門(mén)被設(shè)計(jì)用于骨骼科應(yīng)用的，甚至有可能在變形后，顯示出某種形狀記憶能力。

鈦、鉭元素組成的合金是絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)檫@兩種金屬都擁有生物相容性，而且其機(jī)械屬性要由于純鈦。但是鉭金屬的熔點(diǎn)非常高（超過(guò)3000攝氏度），這就意味著將鈦金屬變成可用于SLM技術(shù)的球形金屬粉末在經(jīng)濟(jì)上基本不可行。而市場(chǎng)上常見(jiàn)的鉭粉通常是通過(guò)氣體霧化形成的長(zhǎng)條形粗糙微粒。為了克服這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)將這種粗糙的鉭金屬粉與另外一種市場(chǎng)上現(xiàn)成的微球形鈦金屬粉末混合在一起。在將這兩種材料混合半天之后，他們觀察到這種混合物可以鋪設(shè)得更加均勻，更便于SLM技術(shù)使用。顯微鏡實(shí)驗(yàn)揭示在混合之后鈦金屬的球形形狀仍然保留，這是該混合物可成功用于3D打印的關(guān)鍵。

“鈦粉在這里充當(dāng)了一個(gè)滾動(dòng)媒介的角色。”Wiria解釋說(shuō)：“它推動(dòng)了鉭粉，使SLM的處理成為可能。”通過(guò)將一種棋盤(pán)式的激光掃描模式上下交替熔融金屬或者從一邊到另一邊的移動(dòng)來(lái)減少熱應(yīng)力，研究人員成功地使用SLM技術(shù)制造出了鈦鉭合金的3D形狀。出人意料的是，通過(guò)X射線和其它成像技術(shù)探測(cè)表明，鉭金屬的加入，再加上快速凝固，促進(jìn)和穩(wěn)定了高強(qiáng)度的層狀鈦晶粒的形成。到目前為止，研究人員們主要使用選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)和鈦鋁基粉末來(lái)3D打印生物原型。SLM技術(shù)通常使用高功率激光器來(lái)根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型逐層構(gòu)建3D對(duì)象。但是由于鋁這種元素對(duì)人體神經(jīng)有著長(zhǎng)期不良影響，導(dǎo)致科學(xué)家們希望能夠找到其它材料來(lái)取代它。

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