多孔質チタン

多孔質チタンの製造技術は、特定の生物医学的要件を満たすためにインプラントの構造と特性を調整する上で極めて重要な役割を果たします。粉末冶金、選択的レーザー融解（SLM）、電子ビーム融解（EBM）、3D印刷などを含む多孔質構造を作成するために、さまざまな方法が採用されています。これらの技術により、細孔サイズ、分布、および全体的なアーキテクチャを正確に制御し、機械的強度、透過性、生物学的統合に影響を与えます。製造方法の選択は、医療用の多孔質チタンインプラントにおける構造的完全性と生物学的機能のバランスに依存します。

パウダー冶金（MP）
粉末冶金技術は、多孔性を正確に制御する利点、複雑な幾何学を作成する能力、および従来の製造手順を排除するために機械的特性を改善します。多孔質チタン合金の場合、PMはTi合金の粉末粒子を利用して多孔質構造を作成します。このプロセスには、粉末混合、圧縮、焼結が含まれ、多孔質の足場を形成します

焼結方法
焼結方法は、金属材料を調製する従来の方法であり、高温の熱処理を通じて真空または保護大気中の原料として金属で作られています。焼結方法は、多孔質Tiの一般的な調製方法でもあります。細孔構造を取得するさまざまな方法によれば、それは細孔形成剤法、繊維エンタングルメント、微小圏の積み重ね方、スポンジ状態のプロセスに分けることができます。

電気化学的機械加工
電気化学機械加工（ECM）は、ファラデーの原則に基づいた電気化学溶解（ECD）によるワークピース原子の除去に依存する最新の機械加工プロセスです。

フォーム複製技術
しばしばポリマーフォームで作られた犠牲テンプレートに、Ti合金スラリーが浸透しています。固化後、テンプレートは削除され、多孔質チタン構造が残ります。

金属射出成形
チタン合金粉末は、原料を作成するためにバインダー材料と組み合わされています。その後、原料を型に注入し、多孔質の緑色の部分を形成し、最終的な多孔質構造を達成するために焼結します。

プラズマスプレー
チタン合金粒子は血漿炎で溶け、基板に堆積し、多孔質コーティングを作成します。このような手法は、表面修飾によく使用されて、オッセオインテグレーションを強化します。

3D印刷
バインダー噴射やEBMなどのさまざまな3D印刷技術が、層ごとに多孔質チタン構造を構築するために採用されており、設計の柔軟性と精度を提供します。

溶媒鋳造粒子浸出
溶媒鋳造微粒子浸出は、多孔質チタン構造を作成するための効果的な方法です。このプロセスでは、Ti金属粉末は、クロロホルムなどの溶媒と塩化ナトリウムまたはポリエチレングリコール（PEG）などの可溶性ポリマーで構成されるポリマー溶液に混合されます。混合物を希望の金型形状にキャストし、乾燥させて、ポリマーが埋め込まれたTi粒子とマトリックス複合材を形成するようにします。複合材は水に浸され、塩またはPEG微粒子を溶かして浸出します。ポリマー粒子の浸出により、TIマトリックス内に制御されたサイズと分布の毛穴が残ります。多孔性の割合や細孔相互接続性などの特性は、ポリマーとチタン粒子の比率を調整することで調整できます。浸出後、多孔質チタンの足場は元の型の形状を維持します。したがって、溶媒を吸収する粒子状の浸出アプローチは、生物学的インプラントと組織工学の足場に必要な骨の内生に適したオープンで相互接続された細孔を備えた多孔質チタンを製造するシンプルで安価な方法を提供します。

堆積方法
Tiおよびチタン合金は、典型的な不活性な生体材料です。移植後の治癒期間を短くし、インプラントがヒトの骨に結合する能力を改善するために、多孔質TIとチタン合金の表面を活性化することは効果的な方法です。多孔質Tiおよびチタン合金の表面修飾法には、主に機械的方法、物理的方法、電気化学的方法、化学的方法、生化学的方法（反応性堆積、電気堆積、真空蒸発、プラズマスプレーなど）が含まれます。

熱水合成
これには、高温と圧力での水溶液中のTi前駆体間の反応が含まれ、多孔質チタン構造が形成されます。

融合したフィラメント製造
融合したフィラメント製造（FFF）は、Ti合金の連続フィラメントを利用しています。これは、溶けて押し出された層ごとの層ごとに、多孔質構造を作成します。 FFF技術は、デスクトップ3D印刷で一般的に使用されています。

オゾン法による飲料水と産業廃水の治療は、近年、国内外で急速に発展した技術です。この方法は次のとおりです。オゾンは、多孔質プレートを通って下水に均等に注がれ、化学反応は下水とともに発生し、消毒、脱色、精製の目的を達成します。

したがって、使用される多孔質シートは、産業下水とオゾンによる腐食に耐性があり、高気孔率とガス速度、均一に分布した細孔サイズ、特定の強度を持つことが必要です。私の国の一部のユニットは、オゾン法を使用して下水を処理しています。過去には、ポリ塩化ビニルの多孔質プレート、セラミックの多孔質プレート、ガラスの多孔質プレート、その他の材料を使用していますが、耐性が低下し、強度が低いために要件を満たすことはできません。多孔質チタンプレートこれにより、この大きな問題が解決します。

現在、多孔質チタンプレートは、印刷フィルム廃水、有機染料廃水処理、油精製廃水処理、病院下水処理、およびロケットエンジン試験下水処理の治療におけるオゾン拡散プレートとして使用されています。印刷フィルム廃水の処理では、ポリ塩化ビニル穿孔プレートの最初の使用はわずか350時間のサービス寿命を持ち、サービス寿命は多孔質チタンプレートの置換から3年に増加します。油精製廃水のオゾン処理では、元々塩化ビニル穿孔プレートが使用されていましたが、オゾン吸収速度はわずか65％であり、オゾンの多くを無駄にし、廃水処理のコストを増加させました。多孔質チタンプレートを使用すると、オゾンの吸収速度が85％に増加しました。 、処理効果を大幅に改善します。

さらに、多孔質チタンプレートは、さまざまなフィルター、逆浸透装置、および医療材料としても使用できます。要するに、新しいタイプの材料である多孔質チタンプレートは、その強い活力を示しており、将来のあらゆる面で広く使用されています。