تیتانیوم + طلا، استاندارد جدید برای ساخت مفاصل مصنوعی

از تیتانیوم برای ساخت مفاصل مصنوعی زانو و ران یا ایمپلنت های دندانی استفاده می شود، زیرا این ماده از استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش برخوردار بوده و در عین حال غیر سمی است. اما محققان بطور تصادفی، استاندارد جدیدی برای ساخت مفاصل مصنوعی کشف کرده اند.

به گفته امیلیا موروسان، محقق ارشد دانشگاه رایس، مخلوطی با نسبت 3 به 1 تیتانیوم و طلا دارای یک ساختار اتمی خاص است که 4 برابر سخت تر از تیتانیوم خالص است.

ساخت این ترکیب فوق سخت، دشوار نبوده و نمی توان آن را ماده جدیدی نامید؛ در حقیقت، ساختار اتمی ماده – به شکل یک ساختار کریستالی "مکعبی"- پیش از این شناسایی شده بود. مشخص نیست که آیا محققان دانشگاه رایس، نخستین گروهی هستند که موفق به تولید نمونه خالص این ترکیب فوق سخت شده اند، اما قطعا نخستین محققانی هستند که خواص قابل توجه این ماده را بصورت مقاله ای منتشر کرده اند.

موروسان، استاد فیزیک، نجوم و علم مواد تأکید می کند: چندی قبل مقاله ای را درخصوص مخلوط تیتانیوم – طلا با نسبت 1 به 1 منتشر کردیم که یک ماده مغناطیسی ساخته شده از عناصر غیرمغناطیسی بود.

با هدف تعیین میزان سختی، آزمایش های مختلفی روی این ترکیب و ترکیبات دیگری از تیتانیوم و طلا انجام شد. یکی از ترکیبات اضافی، مخلوطی از 3 قسمت تیتانیوم – 1 قسمت طلا بود که در درجه حرارت بالا آماده شده بود. محققان در آن زمان نمی دانستند که تولید مخلوط 3 به 1 تیتانیوم – طلا در درجه حرارت بالا منجر به ایجاد شکل کریستالی خالصی از نسخه بتا آلیاژ می شود. این ساختار 4 برابر سخت تر از تیتانیوم است.

در دماهای پایین تر، اتم ها تمایل به آرایش پیدا کردن در ساختار معکب شکل دیگری دارند که در اصل، نسخه آلفا ترکیب تیتانیوم- طلا (با نسبت 3 به 1) است. میزان سختی این ساختار معادل تیتانیوم است.

محققان دانشگاه رایس، سختی نسخه بتا این ساختار کریستالی را با همکاری محققان آزمایشگاه توربوماشین در دانشگاه A & M تگزاس و آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی در دانشگاه ایالتی فلوریدا اندازه گیری کردند. اندازه گیری های دیگری نیز در مقایسه با تیتانیوم انجام شد؛ بطورمثال برای ایمپلنت های پزشکی، دو اندازه گیری کلیدی شامل زیست سازگاری و مقاومت در برابر سایش هستند.

از آنجاکه تیتانیوم و طلا جزو زیست سازگارترین مواد محسوب شده و اغلب در ایمپلنت های پزشکی استفاده می شوند، محققان معتقد بودند که مخلوط 3 به 1 تیتانیوم – طلا برای ایمپلنت های پزشکی قابل قبول است.

نتایج نهایی نشان داد، آلیاژ جدید بسیار زیست سازگارتر از تیتانیوم خالص است. همچنین در اندازه گیری مقاومت در برابر سایش، مخلوط 3 به 1 تیتانیوم – طلا عملکرد بهتری در مقایسه با تیتانیوم خالص نشان داد.

نتایج این کشف در مجله Science Advances منتشر شد.

 

منبع: eurekalert

ترجمه: معصومه سوهانی

 

No tags for this post.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا