Ученые улучшили состав пористого сплава для медицинских имплантов

19 января 2023
36

Российские физики изучили, как добавление меди влияет на физико-механические свойства пористого сплава TiNiCu (сплав титан+никель+медь). Оказалось, медь делает сплав более эластичным, что позволяет использовать его в имплантологии наряду с уже известными пористыми сплавами на основе никелида титана. Например, можно создавать имплантаты более сложных конфигураций или моделировать необходимую форму пористого имплантата в процессе хирургического вмешательства, в том числе в лицевой хирургии.

Ученым удалось выяснить, что добавление меди в состав TiNi открывает возможности управления физико-механическими свойствами материала, позволяет регулировать температурный интервал проявления эффекта памяти формы. При этом необходимо соблюдать строгие пропорции в составе материала для имплантатов, поскольку легирование (добавка) Cu в литых сплавах системы TiNi свыше 10 атомных процентов меди снижает его технологичность и повышает хрупкость. Кроме того, медь помогла увеличить износостойкость литых сплавов при различных температурах от 37°C до 250°C, а также повысить сопротивление коррозии при легировании TiNi медью до 10 атомных процентов. По словам авторов, повышение коррозионной устойчивости позволяет дольше эксплуатировать конструкции, изготовленные из этого материала.

Важным открытием стало также определение диапазона оптимальных концентраций меди в 3–6 атомных процентов, при котором для пористых сплавов вместе с широким температурным интервалом проявления обратимых деформаций характерно низкое значение напряжения мартенситного сдвига. Мартенситный сдвиг — это уровень напряжения, при котором накопление деформации идет не за счет пластического механизма, который является дефектным, а благодаря мартенситному превращению, то есть, изменению взаимного расположения атомов в структуре сплава.

По мнению исследователей, находка имеет большую практическую ценность, поскольку с точки зрения реконструктивной хирургии снижение минимального напряжения мартенситного сдвига позволит точнее моделировать объемные и сложные по конфигурации имплантаты, которые соответствуют структуре дефектов живой ткани.