多孔钛的研究进展

作为结构功能一体化材料,多孔钛在众多工业领域具有广泛的应用前景,已成为近年来十分活跃的研究方向。简要回顾了多孔钛的研究历史,重点介绍了多孔钛的制备方法与孔结构,并对多孔钛的渗透性能、力学性能和耐腐蚀性能以及主要的商业应用进行了介绍。众多研究和应用表明,多孔钛的性能与功能强烈依赖于孔结构,不同方法制备多孔钛的孔结构可以归纳为均一孔结构、双峰孔结构、梯度孔结构、蜂窝结构和闭孔结构5种类型。除孔结构外,与致密钛合金一样,多孔钛的力学性能和耐腐蚀性能还对间隙元素C,N,O敏感,制备过程中应加以控制。与基于粉末固态扩散机制的传统制备技术相比,增材制造技术由于可以获得任意形式的孔结构,在多孔钛未来的发展和应用中,将呈现出越来越重要的作用。     

粉末冶金多孔高氮奥氏体不锈钢的制备及性能

采用粉末冶金方法制备了多孔高氮奥氏体不锈钢并研究其力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,高温气固渗氮能促进双相不锈钢向奥氏体不锈钢的转变,在其显微组织中出现了细条状和颗粒状CrN相析出物。随着造孔剂含量的提高孔隙率随之提高,而力学性能和耐腐蚀性能降低。与普通的多孔不锈钢相比,这种多孔高氮奥氏体不锈钢的力学性能更加优越,源于N的固溶强化和CrN等析出物的强化机制。随着孔隙率的提高多孔高氮奥氏体不锈钢的腐蚀倾向和腐蚀速率逐渐增大,造孔剂含量(质量分数)为10%的试样具有最佳的耐腐蚀性能。提高烧结温度有利于烧结块体的致密化,使腐蚀速率明显下降。     

非传统粉末冶金制备生物医用多孔钛及其性能

以生物医用球形雾化钛粉为原料,碳酸氢铵做造孔剂,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了生物医用多孔钛块体材料。采用XRD、SEM分别对所制备的多孔钛的物相组成、微观形貌进行分析,并研究了多孔钛的力学性能及成骨细胞在其表面的粘附生长情况。结果表明:通过调节造孔剂添加量、控制烧结工艺可制备孔隙率为50.3%～70.5%、孔径为100～300μm的多孔钛,其力学性能(抗压强度为24.40～68.96MPa、弹性模量为1.010～1.287GPa)与人体松质骨相匹配。与SD大鼠成骨细胞的联合培养结果表明,该材料的粗糙表面和多孔结构可粘附生长成骨细胞,具有良好的生物相容性。     

生物医用多孔钛及钛合金的研究进展

多孔钛和钛合金因具有优异的生物相容性、与人骨力学性能匹配良好、可作为植入物材料的优点,而引起了广泛关注。介绍了医用多孔钛及钛合金的产生背景,综述了近几年国内外对生物医用多孔钛及钛合金的制备方法、微结构特征与性能的关系、表面处理的研究进展,并展望了生物医用多孔材料的发展。     

光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷支架的研究进展

磷酸钙基生物陶瓷多孔支架是临床中实现骨缺损再生修复的常用骨移植物。光固化3D打印技术以其优异的打印精度和复杂结构成形特性能够精确地控制支架孔尺寸、孔形状、孔连通率,在制备生物陶瓷多孔支架领域展现出巨大的应用潜力。然而,利用光固化3D打印技术制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架仍面临亟需克服的挑战,如缺乏性能优异的磷酸钙基陶瓷打印浆料、打印及后处理工艺不成熟、制备的磷酸钙基陶瓷多孔支架的性能还有待提升。本文首先介绍了几种常用的光固化3D打印技术基本原理与特征,然后从3D打印成形工艺、力学性能、生物活性、支架结构及功能化等方面系统探讨了光固化3D打印技术在制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架领域的研究进展及存在的问题,最后展望了光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷多孔支架的发展趋势和突破点,为利用光固化3D打印技术制备成本低、综合性能优异的磷酸钙基生物陶瓷多孔支架提供参考。     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长入以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

用于MEMS热敏传感器中绝热层的多孔硅性能研究

利用电化学方法制备了多孔硅,利用显微拉曼光谱法测量多孔硅样品的热导率和多孔硅中的残余应力,利用纳米压入测量仪测量多孔硅显微硬度与弹性模量.研究了多孔硅绝热性能和力学性能与微观结构的关系,认为通过控制制备条件可以得到绝热性能和力学性能满足MEMS热敏传感器结构性能要求的多孔硅.     

不同类型多孔结构生物材料支架制备及其性能优化

多孔支架是组织工程应用中的关键环节,类似细胞外基质的作用,支撑细胞的粘附和随后细胞向组织的衍化。虽然目前已采用多种制备技术研发出大量的多孔支架,但是多孔生物材料支架的制备和性能优化,仍然是组织工程支架领域的研究热点。结合实验室工作,综述了多种制备不同类型多孔结构生物材料支架的制备技术,主要包括颗粒和纤维堆积型支架、泡沫浸渍法支架和颗粒制孔支架等的制备技术,并阐述了这些制备技术对多孔结构支架的孔结构、贯通性和力学性能的改善效果。其目的旨在提供满足组织工程需求的多孔生物材料支架。     

多孔二氧化钛制备及其钙热还原的研究

提出了多孔钛制备的新方法,先采用占位体法制备出具有一定孔结构的二氧化钛,而后通过钙蒸气还原、浸出,获得多孔钛。借助X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱仪、压汞仪等检测手段分别考察了造孔剂种类、造孔剂添加量、烧结温度、升温速率等对多孔二氧化钛孔结构的影响;并且通过钙蒸气还原制备出了具有一定孔结构的多孔钛。实验结果表明:添加不同种类造孔剂制备出的多孔二氧化钛的孔隙率大小的顺序为:柠檬酸淀粉石墨;烧结温度区间在800℃~1100℃时,样品的孔隙率呈现先上升后下降的趋势;淀粉为造孔剂时,获得更加均匀的孔分布;将所制备的多孔二氧化钛还原,所得到的多孔钛具有一定孔隙结构,并且随着多孔二氧化钛孔隙率的增大,所得多孔钛表面孔增多,多孔钛结构更加疏松。     

电子束快速成形技术制备医用金属多孔材料研究进展

介绍了电子束快速成形方法及其在制备生物医用金属多孔材料方面的优势。从电子束快速成形生物多孔材料中的孔结构设计,包括孔结构的力学和生物相容性设计、梯度孔结构设计,个体化金属植入体制备及多孔植入体的表面改性和临床性能评估几个方面阐述了电子束快速成形技术在国内外的研究进展情况。最后简单评述了电子束快速成形技术在制备生物医用材料中存在的不足,并展望了未来的研究趋势。     

多孔金属的固相制备方法及应用

随着社会的不断发展,多孔金属材料的研发和应用得到了广泛的关注.在众多金属多孔材料的制备方法中,固相制备在商业生产中应用最为广泛.本文总结了固相制备金属多孔材料的工艺方法,介绍了其工艺过程,阐述了制备原理、优缺点以及适用范围,并且对多孔金属的应用进行了总结,主要从结构和功能两方面应用进行了分析,指出了其发展方向.     

蜜胺多孔材料在吸附领域中的应用

简述了蜜胺多孔材料的性能及其研究现状，重点介绍了蜜胺多孔材料的自组装法、微球法、发泡法、浸渍法、模板法等制备方法；同时针对蜜胺多孔材料存在力学性能差、强度低等缺陷，总结了包括添加致孔剂、物理改性、化学改性等方法，介绍了多孔材料的具体应用，展望了蜜胺多孔材料的发展前景和应用领域。     

原位反应法制备晶须增强多孔陶瓷研究进展

多孔陶瓷在排放控制、医疗、油气开采、能源及复合材料制备等方面都有广泛应用。晶须增强多孔陶瓷具有独特的微观结构和优良的力学性能,已成为多孔陶瓷的研究热点之一。介绍了固相反应烧结法、直接发泡法、冷冻注模法、有机泡沫浸渍法、添加造孔剂法等原位反应方法制备晶须多孔陶瓷的技术和晶须生长机制,并提出了未来的研究方向。     

发泡法、三维打印法、熔盐法制备多孔陶瓷

多孔陶瓷由于其广泛的应用前景而成为陶瓷领域的一个研究热点。综述了近年来多孔陶瓷制备研究的最新进展,重点概述了发泡法、三维打印法和熔盐法对多孔陶瓷的孔结构(孔尺寸、孔隙率和孔的连通性)及性能的影响。对所述3种方法制备的多孔陶瓷的孔径和孔隙率进行了对比,对其工艺的优缺点进行了总结,并在此基础上提出了多孔陶瓷制备过程中存在的问题和未来的发展方向。     

多孔NiTi形状记忆合金研究进展

评述了近10年来国内外在多孔NiTi形状记忆合金研究和应用方面的最新进展,主要内容包括:(1)近年来多孔镍钛(NiTi)形状记忆合金的发展、微观结构特点、力学性能和功能性;(2)当前制备多孔NiTi形状记忆合金的主要方法以及优缺点;(3)多孔NiTi形状记忆合金的相变和超弹性行为,以及与致密合金的比较.最后,简要介绍了多孔NiTi形状记忆合金在生物医学领域作为人体硬组织植入和修复材料,以及智能结构和阻尼器件等方面的研究和应用前景,探讨了今后多孔NiTi形状记忆合金的研究重点.     

纳米多孔金的制备方法研究进展

综述了纳米多孔金的制备方法,详细介绍了去合金化法中基体合金的制备方法.结合纳米多孔金孔结构的检测与表征技术,讨论了纳米多孔金在研究过程中存在的问题及发展前景.     

高熵非晶合金耐腐蚀性能研究进展

高熵非晶合金是近年来发展起来的一种新型合金材料,因其兼具高熵合金和非晶合金优异的力学性能、耐腐蚀性能、磁性能等功能特性,引发了众多学者的广泛关注。本文简述了高熵非晶合金的含义与特点,介绍了高熵非晶材料的制备方法及组织与性能;归纳了该类材料的耐蚀机理与耐腐蚀性能的最新研究成果;展望了采用机器学习助力设计高熵非晶合金的新范式,并指出探究工况环境下的腐蚀失效机制、完善高熵非晶合金微观耐蚀机理与优化相关制备工艺是该材料广泛应用的前提条件。针对高熵非晶合金的开发及其耐腐蚀性开展的应用基础研究,将为我国海洋事业的“远洋化、深海化”提供先进的技术支撑和材料保障。     

生物医用多孔钛及钛合金激光快速成形研究进展

多孔钛及钛合金具有良好的生物相容性和与人骨更匹配的力学性能,是人体理想的替代材料,因此其制备技术及相关性能研究引起了广泛关注。激光快速成形是一项先进的制造技术,在制备生物多孔金属材料时具有独特的优势。介绍了激光快速成形的工作原理和技术特征,根据成形工艺特点简要回顾了4种代表性激光快速成形技术(选择性激光烧结、选择性激光熔化、激光近净成形和激光立体成形)的国内外发展现状,并重点论述了这几种技术在制备生物医用多孔钛及钛合金方面的最新研究进展,最后指出了今后在该领域的主要研究工作。     

冷冻浇注制备多孔陶瓷的研究进展

冷冻浇注制备多孔陶瓷具有绿色经济、孔结构可控以及材料性能优良等优点,近年来受到国内外学者的广泛关注。本文在简单介绍冷冻浇注工艺原理的基础上,阐述了冷冻浇注工艺过程中孔结构的形成机理与条件,详细讨论了液相介质与冷冻条件对孔结构的影响,总结了冷冻浇注制备多孔陶瓷的材料体系以及典型工艺条件,最后指出冷冻浇注未来的研究方向是孔结构的有效控制及新型功能化多孔陶瓷的制备。     

不同粉末粒度的粉末轧制多孔钛板的孔隙性能研究

为满足湿法冶金、氯碱、水处理、制药等行业对多孔钛板过滤元件的需求,以粉末轧制法制备多孔钛板为出发点,开展了满足轧制工艺要求的多孔钛板粉末轧制、烧结、性能测试等研究。通过对不同性能的钛粉进行粉末轧制、真空烧结,制得了宽度为420 mm、厚度不同、组织均匀的多孔钛板,研究了不同粉末性能对其孔隙度、最大孔径和透气度的影响。结果表明:随着粉末粒度的减小,多孔钛板的密度有所增大,孔隙度、最大孔径和透气度逐渐减小。其中,多孔钛板最大孔径和透气度的变化规律与模压多孔材料的相同。在追求孔隙度最大化时,以最小的轧制压力轧制成型多孔钛板,粉末粒度越大,其厚度越大。当粉末粒度相同时,多孔钛板厚度越大,其内部孔道路径越长,孔结构越复杂,气体在透过多孔结构通道时所消耗的能量也越多,透气度则越低。