Δομή και ιδιότητες του τρισδιάστατου εκτυπωμένου πορώδους τανταλίου

Λόγω της υψηλής πυκνότητας του μεταλλικού τανταλίου, όταν χρησιμοποιείται ως υλικό ιατρικού εμφυτεύματος, συνήθως παρουσιάζεται με τη μορφή πορώδης δομής, η οποία όχι μόνο δίνει πλήρη λειτουργία στην εξαιρετική βιοσυμβατότητα του μεταλλικού τανταλίου, αλλά ταυτόχρονα παρέχει φυσικό κανάλι για την ανάπτυξη των ιστών με την πλούσια δομή πόρων από πορώδη υλικά. Επομένως, ένας άλλος σημαντικός τομέας έρευνας που σχετίζεται με την τρισδιάστατη εκτύπωση πορώδους ταντάλου είναι το πορώδες ταντάλιο. Ωστόσο, από την ανάπτυξη τρισδιάστατων εκτυπωμένων μετάλλων μέχρι σήμερα, έχει αναφερθεί σχετικά μικρή έρευνα σχετικά με τρισδιάστατα εκτυπωμένα πορώδες ταντάλιο υλικά. Το Πανεπιστήμιο του Leuven, Βέλγιο, πραγματοποίησε την παρασκευή πορωδών υλικών τανταλίου με ομοιόμορφη δομή πόρων χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη σφαιρική μεταλλική σκόνη τανταλίου το 2015 και αξιολόγησε διεξοδικά τις μηχανικές τους ιδιότητες.

Τα αποτελέσματα των δοκιμών της θλιπτικής τάσης-παραμόρφωσης δείχνουν ότι η αντοχή διαρροής είναι 12,7 MPa s 0,6 MPa, η τάση οροπεδίου είναι 21,8 MPa s 0,9 MPa, ο συντελεστής ελαστικότητας θλίψης είναι 1,22 GPa s 0.07 GPa και η περιοχή του οροπεδίου των καμπυλών είναι λεία και μη οδοντωτή, γεγονός που υποδεικνύει ότι το πορώδες υλικό τανταλίου που παρασκευάζεται από την SLM έχει εξαιρετική πλαστικότητα και ο συντελεστής συντελεστής ταιριάζει απόλυτα με αυτόν του ανθρώπινου σπογγώδους οστού. Επιπλέον, το όριο θλιπτικής κόπωσης του πορώδους τανταλίου είναι 7,35 MPa (106 φορές), το οποίο παρουσιάζει υψηλή αντοχή στην κυκλική φόρτιση.
Επί του παρόντος, το ταντάλιο και το πορώδες ταντάλιο θεωρούνται τα καλύτερα βιοσυμβατά ορθοπεδικά υλικά εμφυτευμάτων, και η εφαρμογή της Κίνας του τρισδιάστατου εκτυπωμένου πορώδους τανταλίου βρίσκεται στην πρώτη γραμμή του κόσμου. Το 2016, υπό την υποστήριξη του Βασικού Προγράμματος Έρευνας και Ανάπτυξης του Υπουργείου Επιστήμη και Τεχνολογία, το Northwest Nonferrous Metals Research Institute (NWNMRI), μαζί με το Νοσοκομείο Southwest, ολοκλήρωσαν την πρώτη στον κόσμο περίπτωση εξατομικευμένης προετοιμασίας εμφυτεύματος τανταλίου από πορώδες ταντάλιο με τρισδιάστατη εκτύπωση σε σκόνη και πέτυχαν κλινική εφαρμογή. Επί του παρόντος, το Northwest Nonferrous Metals Research Institute και η υφιστάμενή του Xi'an Sailon Metal Materials Co. έχουν πραγματοποιήσει την κάλυψη ολόκληρης της βιομηχανικής αλυσίδας πρώτων υλών σκόνης, εξοπλισμού σχηματισμού δέσμης ηλεκτρονίων και διαδικασίας ιατρικών εμφυτευμάτων πορώδους τανταλίου.