ไทเทเนียมที่มีรูพรุน

เทคนิคการประดิษฐ์สำหรับไทเทเนียมที่มีรูพรุนมีบทบาทสำคัญในการปรับโครงสร้างและคุณสมบัติของการปลูกถ่ายเพื่อตอบสนองความต้องการด้านชีวการแพทย์เฉพาะ มีการใช้วิธีการต่าง ๆ เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุนรวมถึงผงโลหะโลหะการหลอมเลเซอร์แบบเลือก (SLM), การหลอมเหลวของลำแสงอิเล็กตรอน (EBM), การพิมพ์ 3 มิติ ฯลฯ เทคนิคเหล่านี้ช่วยให้การควบคุมขนาดรูขุมขนการกระจายและสถาปัตยกรรมโดยรวม การเลือกวิธีการประดิษฐ์ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการและความสมดุลระหว่างความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการทำงานทางชีวภาพในการปลูกถ่ายไทเทเนียมที่มีรูพรุนสำหรับการใช้งานทางการแพทย์

ผงโลหะวิทยา (MP)
เทคนิคการโลหะผงให้ข้อดีของการควบคุมอย่างแม่นยำมากกว่าความพรุนความสามารถในการสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลเนื่องจากการกำจัดขั้นตอนการผลิตแบบดั้งเดิม สำหรับโลหะผสมไทเทเนียมที่มีรูพรุน PM ใช้อนุภาคผงของโลหะผสม TI เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการผสมผงการบดอัดและการเผาเพื่อสร้างโครงนั่งร้านที่มีรูพรุน

วิธีซินเตอร์
วิธีการเผาเป็นวิธีดั้งเดิมในการเตรียมวัสดุโลหะซึ่งทำจากโลหะเป็นวัตถุดิบในสุญญากาศหรือบรรยากาศป้องกันผ่านการบำบัดความร้อนอุณหภูมิสูง วิธีการเผาเป็นวิธีการเตรียมที่พบบ่อยของ Porous Ti ตามวิธีการที่แตกต่างกันในการได้รับโครงสร้างรูขุมขนสามารถแบ่งออกเป็นวิธีตัวแทนการขึ้นรูปของรูขุมขน, การพัวพันกับเส้นใย, วิธีการซ้อนไมโครสเฟียร์, กระบวนการดูดฟองน้ำ

เครื่องจักรกลไฟฟ้า
การตัดเฉือนเคมีไฟฟ้า (ECM) เป็นกระบวนการตัดเฉือนที่ทันสมัยซึ่งอาศัยการกำจัดอะตอมชิ้นงานโดยการละลายทางเคมีไฟฟ้า (ECD) ตามหลักการของฟาราเดย์

เทคนิคการจำลองแบบโฟม
เทมเพลตการเสียสละที่มักทำจากโฟมโพลีเมอร์ถูกแทรกซึมด้วยสารละลายโลหะผสม TI หลังจากการแข็งตัวเทมเพลตจะถูกลบออกทิ้งไว้เบื้องหลังโครงสร้างไทเทเนียมที่มีรูพรุน

การฉีดขึ้นรูปโลหะ
ผงโลหะผสมไทเทเนียมรวมกับวัสดุสารยึดเกาะเพื่อสร้างวัตถุดิบ หลังจากนั้นวัตถุดิบจะถูกฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์สร้างส่วนสีเขียวที่มีรูพรุนซึ่งจะถูกเผาเพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีรูพรุนขั้นสุดท้าย

การฉีดพลาสม่า
อนุภาคอัลลอยไทเทเนียมจะถูกละลายในเปลวไฟพลาสมาและวางลงบนพื้นผิวทำให้เกิดการเคลือบที่มีรูพรุน เทคนิคดังกล่าวมักใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อเพิ่มความเป็น osseointegration

การพิมพ์ 3 มิติ
เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติต่าง ๆ เช่น Binder Jetting หรือ EBM ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างโครงสร้างไทเทเนียมที่มีรูพรุนโดยเลเยอร์นำเสนอความยืดหยุ่นและความแม่นยำในการออกแบบ

การชะล้างฝุ่นละอองตัวทำละลาย
การชะล้างอนุภาคการหล่อตัวทำละลายเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างโครงสร้างไทเทเนียมที่มีรูพรุน ในกระบวนการนี้ผงโลหะ Ti จะผสมลงในสารละลายพอลิเมอร์ซึ่งประกอบด้วยตัวทำละลายเช่นคลอโรฟอร์มและพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้เช่นโซเดียมคลอไรด์หรือโพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) ส่วนผสมจะถูกหล่อลงในรูปแบบแม่พิมพ์ที่ต้องการจากนั้นทำให้แห้งเพื่อให้พอลิเมอร์สร้างคอมโพสิตเมทริกซ์ที่มีอนุภาค Ti ฝังตัว คอมโพสิตจะถูกแช่อยู่ในน้ำซึ่งละลายและชะล้างอนุภาคเกลือหรือ PEG ออก การชะล้างของอนุภาคพอลิเมอร์ทำให้รูขุมขนมีขนาดและการแจกแจงภายในเมทริกซ์ TI คุณสมบัติเช่นเปอร์เซ็นต์ความพรุนและการเชื่อมต่อระหว่างรูขุมขนสามารถปรับแต่งได้โดยการปรับอัตราส่วนอนุภาคพอลิเมอร์ต่อนิยาย หลังจากชะล้างไปแล้วนั่งร้านไทเทเนียมที่มีรูพรุนรักษารูปร่างของแม่พิมพ์ดั้งเดิม ดังนั้นวิธีการชะล้างฝุ่นละอองที่หล่อด้วยตัวทำละลายจึงเป็นวิธีที่เรียบง่ายและราคาไม่แพงในการผลิตไทเทเนียมที่มีรูพรุนด้วยรูขุมขนแบบเปิดและเชื่อมต่อกันเหมาะสำหรับการฝังศพของกระดูกในการปลูกถ่ายชีวภาพและนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ

วิธีการสะสม
โลหะผสม TI และไทเทเนียมเป็นวัสดุชีวภาพเฉื่อยทั่วไป เพื่อลดระยะเวลาการรักษาหลังจากการฝังและปรับปรุงความสามารถของการปลูกถ่ายเพื่อผูกกับกระดูกมนุษย์การเปิดใช้งานพื้นผิวของ TI ที่มีรูพรุนและโลหะผสมไทเทเนียมเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ วิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของโลหะผสมที่มีรูพรุนและโลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่รวมถึงวิธีเชิงกลวิธีทางกายภาพวิธีการทางเคมีไฟฟ้าวิธีการทางเคมีและวิธีการทางชีวเคมี

การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอล
มันเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างสารตั้งต้น TI ในสารละลายที่เป็นน้ำที่อุณหภูมิสูงและแรงกดดันทำให้เกิดโครงสร้างไทเทเนียมที่มีรูพรุน

การผลิตเส้นใยที่หลอมรวม
Fused Filament Fabrication (FFF) ใช้เส้นใยอย่างต่อเนื่องของโลหะผสม Ti ซึ่งเป็นเลเยอร์ที่ละลายและอัดขึ้นรูปเพื่อสร้างโครงสร้างที่มีรูพรุน เทคนิค FFF มักใช้ในการพิมพ์เดสก์ท็อป 3D

การบำบัดน้ำดื่มและน้ำเสียอุตสาหกรรมโดยวิธีโอโซนเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วทั้งในและต่างประเทศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีนี้คือ: โอโซนถูกเทลงในน้ำเสียอย่างสม่ำเสมอผ่านแผ่นที่มีรูพรุนและปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นกับน้ำเสียเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการฆ่าเชื้อโรคการลดสีและการทำให้บริสุทธิ์

ดังนั้นจึงจำเป็นที่แผ่นรูพรุนที่ใช้นั้นทนต่อการกัดกร่อนโดยน้ำเสียอุตสาหกรรมและโอโซนและมีความพรุนและอัตราก๊าซสูงขนาดรูขุมขนกระจายอย่างสม่ำเสมอและความแข็งแรงบางอย่าง บางหน่วยในประเทศของฉันที่ใช้วิธีโอโซนในการบำบัดน้ำเสียได้ใช้แผ่นโพลีไวนิลคลอไรด์ที่มีรูพรุนเพลตที่มีรูพรุนเซรามิกเพลทที่มีรูพรุนแก้วและวัสดุอื่น ๆ ในอดีต แต่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้เนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนที่ไม่ดีและความแข็งแรงต่ำ แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนนี้แก้ปัญหาใหญ่นี้

ในปัจจุบันแผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนถูกนำมาใช้เป็นแผ่นการแพร่กระจายของโอโซนในการบำบัดน้ำเสียจากการพิมพ์ฟิล์มการบำบัดน้ำเสียสีย้อมอินทรีย์การบำบัดน้ำเสียกลั่นน้ำมันการบำบัดน้ำเสียโรงพยาบาลและการบำบัดน้ำเสีย ในการบำบัดน้ำเสียจากฟิล์มพิมพ์การใช้แผ่นโพลีไวนิลคลอไรด์ดั้งเดิมมีอายุการใช้งานเพียง 350 ชั่วโมงและอายุการใช้งานจะเพิ่มขึ้นเป็น 3 ปีหลังจากการเปลี่ยนแผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุน ในการบำบัดโอโซนของน้ำเสียจากโรงกลั่นน้ำมันมีการใช้แผ่นโพลีไวนิลคลอไรด์ที่มีการใช้งานเดิม แต่อัตราการดูดซับโอโซนมีเพียง 65%ซึ่งสูญเสียโอโซนจำนวนมากและเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสีย การใช้แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนเพิ่มอัตราการดูดซับโอโซนเป็น 85% ซึ่งปรับปรุงเอฟเฟกต์การประมวลผลอย่างมาก

นอกจากนี้แผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนยังสามารถใช้เป็นตัวกรองต่าง ๆ อุปกรณ์ออสโมซิสย้อนกลับและวัสดุทางการแพทย์ ในระยะสั้นแผ่นไทเทเนียมที่มีรูพรุนวัสดุชนิดใหม่ได้แสดงให้เห็นถึงพลังที่แข็งแกร่งและจะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในทุกด้านของชีวิตในอนาคต