5k
10 лет назад · 1 фото · 949 просмотров · 29 комментариев
Новый материал для имплантов и робототехники
Ученые-физики из университета Райс (Rice University) продемонстрировали, что небольшая добавка золота к титану может кардинально изменить характеристики этого металла в лучшую сторону.
Титан в настоящее время является основным материалом для изготовления искусственных суставов и других имплантатов, а так же изготовления суставов в робототехнике потому, что он прочен, тверд, обладает высокой износоустойчивостью и является биологически совместимым материалом.
Однако новый сплав на основе титана, разработанный учеными из университета Райс (Rice University), оказался в четыре раза прочнее и тверже титана.
Эмилия Моросан (Emilia Morosan), описывая свойства сплава титана и золота в соотношении 3-к-1 заявила, что - "... он в четыре раза более тверд, чем чистый титан, широко используемый сейчас в медицине для изготовления имплантатов и искусственных суставов".
Необычайные свойства нового сплава диктуются строением его атомной решетки, в которой атомы плотно упакованы в составе кубических ячеек, которые, как уже давно известно, определяют твердость материала. И, как это очень часто бывает в науке, новый сплав был получен по счастливой случайности, точнее по этой случайности Эмилия Моросан и ее коллегам первыми удалось зарегистрировать свойства этого удивительного материала. А изначально исследователи экспериментировали со сплавом золота и титана в соотношении 1-к-1, который является известным магнитным материалом, состоящим из немагнитных компонентов.
"Когда мы попытались размолоть в порошок один из образцов, мы не смогли сделать этого" - рассказывает Эмилия Моросан, - "Мы специально для этого приобрели алмазный инструмент, но и он не смог нам ничем помочь". После этого ученые провели измерения прочности и твердости имеющихся у них образцов. Получив не очень обычные показатели, они провели подобные эксперименты с другими сплавами титана и золота, имевшими различное процентное содержание компонентов.
Открытию нового сплава способствовало то, что при относительно высокой температуре сплав titanium-3-gold имеет прозрачную бета-форму, кристаллическую структуру, в четыре раза более твердую чем титан. Но при снижении температуры кристаллическая форма превращается в альфа-форму, которая обладает твердостью, уже сопоставимой с твердостью титана. Однако, при некоторых условиях охлаждения, большинство ячеек кристаллической решетки остается в бета-форме, что и обуславливает указанные выше характеристики нового сплава.
Механические характеристики нового вида сплава титана и золота были проверены и подтверждены специалистами из Техасского университета, университета Флориды и других лабораторий. А ученые из Онкологического центра Андерсона в Хьюстоне, проведя ряд тестов, определили, что новый сплав имеет уровень биологической совместимости, больший, нежели уровень золота и титана по отдельности.
Однако новый сплав на основе титана, разработанный учеными из университета Райс (Rice University), оказался в четыре раза прочнее и тверже титана.
Эмилия Моросан (Emilia Morosan), описывая свойства сплава титана и золота в соотношении 3-к-1 заявила, что - "... он в четыре раза более тверд, чем чистый титан, широко используемый сейчас в медицине для изготовления имплантатов и искусственных суставов".
Необычайные свойства нового сплава диктуются строением его атомной решетки, в которой атомы плотно упакованы в составе кубических ячеек, которые, как уже давно известно, определяют твердость материала. И, как это очень часто бывает в науке, новый сплав был получен по счастливой случайности, точнее по этой случайности Эмилия Моросан и ее коллегам первыми удалось зарегистрировать свойства этого удивительного материала. А изначально исследователи экспериментировали со сплавом золота и титана в соотношении 1-к-1, который является известным магнитным материалом, состоящим из немагнитных компонентов.
"Когда мы попытались размолоть в порошок один из образцов, мы не смогли сделать этого" - рассказывает Эмилия Моросан, - "Мы специально для этого приобрели алмазный инструмент, но и он не смог нам ничем помочь". После этого ученые провели измерения прочности и твердости имеющихся у них образцов. Получив не очень обычные показатели, они провели подобные эксперименты с другими сплавами титана и золота, имевшими различное процентное содержание компонентов.
Открытию нового сплава способствовало то, что при относительно высокой температуре сплав titanium-3-gold имеет прозрачную бета-форму, кристаллическую структуру, в четыре раза более твердую чем титан. Но при снижении температуры кристаллическая форма превращается в альфа-форму, которая обладает твердостью, уже сопоставимой с твердостью титана. Однако, при некоторых условиях охлаждения, большинство ячеек кристаллической решетки остается в бета-форме, что и обуславливает указанные выше характеристики нового сплава.
Механические характеристики нового вида сплава титана и золота были проверены и подтверждены специалистами из Техасского университета, университета Флориды и других лабораторий. А ученые из Онкологического центра Андерсона в Хьюстоне, проведя ряд тестов, определили, что новый сплав имеет уровень биологической совместимости, больший, нежели уровень золота и титана по отдельности.
Метки: #Новости науки. Импланты #металлургия #робототехника #факты
Насколько помнится основная проблема в отторжение кости от импланта т.е. со временем появляется люфт и надо менять имплант , а вовсе не в недостаточной прочности самого импланта.
Собственно ещё ни один имплант не сломали...
Поправте если я не прав
вам бы, автор ,к аватарке небольшая добавка золота не помешала...
Бялдь! Страшно жить в стране, где такие новости.
Свойства сплавов уже лет 50 как прогнозируются теоретически, а тут взяли и решили заенебить титана с золотом НАПАПАЛАМ.
Поскребли, купили алмазный надфиль. Цирк!
И ведь 99% делибов, у которых гусаки трясутся в предвкушении минусать сдохнут наухй от алкоголя лет через 20.
Стадо глупое, жрите бесплатно!
Я так и не понял схера ли все так получилось. Включения золота по идее должны были увеличить прочность, но твердость бы точно не повысили.
Не все так просто,сейчас уже не та химия школьной программы))))Определенные температуры,давления помогают создавать материалы с другими характеристиками.
Я хз, диаграмму титан-золото ни разу не видел, только железо-углерод :) Собственно по аналогии и подумал. Процесс описанный автором уж очень похож на обычный отжиг. А отжиг как раз и нужен для того, чтобы размягчить металл, но никак не для того, чтобы сделать его более твердым.
У меня знакомый,занимается тем,что изучает на электронном микроскопе,хрен знает какой точности,молекулярные структуры различных сплавов,это оказывается очень серьезно...
Углерода больше,крепче сталь,но хрупкая)))
Ну тут тоже есть свои ньюансы. Диаграмму железо-углерод не зря придумали, как и различные композитные стали. Самый простой и древний пример - булат. Но кроме как на нож он нахер не нужен, не конструкционный материал вообще. Есть закалки ТВЧ, может сейчас и придумали другие способы поверхностного закаливания. ХЗ может материал и не полный но пока не вижу с чего же так титан резко стал и твердым и прочным. Опять же - есть и другие параметры, такие как ударная вязкость, прочность ра разрыв, стойкость к резонансам, неизвестно эта хрень будет обрабатываться и чем. Может там при отливке такая жуткая и неравномерная усадка будет, что нельзя будет предсказать адекватно припуск. Может еще этот сплав и не приживется в медицине, а новость слишком преждевременная.
Да мало мы знаем о работе знакомых. У меня препод в институте по электронике вообще не шарил в механике, рассказывал мол вот его друг какой работой пипец сложнющей занимается, трансмиссию для танка разрабатывает., вон там деталей в ней сколько разных, сколько шестеренок. Он-то не знает, что это не более чем рутина, вот и восхваляет.
По-моему, золото сильно переоценено, благодаря ювелирному ажиотажу. Если бы нам его не навязали в качестве украшения, то для технических, медицинских и любых других нужд первой необходимости оно стоило бы гораздо дешевле. Как и в общеизвестном случае с бриллиантами и Де Бирс.
Золото 5-ый металл по плотности на планете,помимо его красоты в ювелирном деле,золото обладает отличной плотностью (что делает его применимым в броне(правда и стоимость такой брони будет большой),хорошей проводимостью (что делает его не заменимым в разных контактах,в том числе и чипе твоего компа)и еще куча полезных свойств,никак не связанных с ювелиркой.
Небольшая добавка золота к титану 1 к 3м? Небольшая?! Они что с дуба рухнули?
Разуй глаза, колхозник.
Вот и аргументы пошли весомые! Всё, будь здоров, Иван Петров))
А еще, сгоняйте граф, хлопните винишка и про потенциальную энергию сядьте рассуждать. Коль скоро навыком чтения вы не обременены.
Нет, меня проста рассуждения в твоем бородатом посте порадовали, про винишко и потенциальную энергию.
Ты же все равно читать не умеешь :-)
В конце первого абзаца забыли слово "производителя".
Такой протез прекрасная штука, но он и раньше стоил сумасшедшие деньги. Мой родственник поехал ставить его в Израиль и вместе с поездкой это обошлось ему вдвое дешевле чем у нас. Так по чем счастье?
Пока не известно. Материал пока лабораторный.
Моск твой лабораторный, идиот безграмотный!