世界各地?cái)?shù)以百萬(wàn)計(jì)的人通過(guò)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換術(shù)重新獲得了活動(dòng)能力。但是，卻沒(méi)有人意識(shí)到，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，用于此類植入物的材料基本保持不變。

鈦材料最初是為火箭設(shè)計(jì)的，它強(qiáng)度高、耐腐蝕且重量輕，但它與人體骨骼和組織的匹配度并不高，通常會(huì)導(dǎo)致植入物失效。

近日，在一項(xiàng)新研究中，美國(guó)研究人員展示了使用 3D 打?。ㄒ卜Q為增材制造）設(shè)計(jì)新合金的路線圖。這些合金，由兩種或多種金屬元素組成。

研究作者Amit Bandyopadhyay說(shuō)：“通過(guò) 3D 打印，我們可以重新設(shè)計(jì)這些具有特定用途的合金，這就是它的美妙之處所在。在未來(lái)十年，我們將看到各種新合金將使用 3D 打印技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。它不僅僅是一個(gè)制作形狀的平臺(tái)，也是一個(gè)為特定應(yīng)用程序創(chuàng)建新組合的平臺(tái)。”

舉例來(lái)說(shuō)，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)植入物植入人體，特定部位會(huì)面臨著被細(xì)菌感染的危險(xiǎn)。如果能設(shè)計(jì)出兼容性更好、抗細(xì)菌性能極佳的合金，那么就能減輕醫(yī)生在植入手術(shù)過(guò)程中的負(fù)擔(dān)。

此前，工業(yè)界不愿意設(shè)計(jì)新的合金材料是因?yàn)槌杀靖甙?。但是?D 打印卻完美地避開(kāi)了這個(gè)弱點(diǎn)。它能使技術(shù)人員根據(jù)需要制作的結(jié)構(gòu)，以及希望具備的功能來(lái)定制新材料。與此同時(shí)，花費(fèi)的時(shí)間更短，成本更低。

研究人員強(qiáng)調(diào)，找到成功的合金“配方”后還必須對(duì)其進(jìn)行常規(guī)制造工藝的測(cè)試，以確保其功能。此外，新合金還需要通過(guò)監(jiān)管審查程序。

該研究論文題為“Alloy design via additive manufacturing: Advantages, challenges, applications and perspectives”，已發(fā)表在Materials Today上。

論文原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702121004314?via%3Dihub