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具有可控结构多孔镁支架的3D打印

魔创智业    发布时间:2020-05-09   阅读量:30次  

由于镁作为人体中不可缺少的矿物质元素之一,镁以及镁合金材料均具有良好的生物相容性,其中,作为生物支架材料,其可在人体内注浆降解生成镁离子,并被周围基体组织吸收或者随体液排出,故镁以及镁合金支架的3D打印具有非常广泛的应用背景。利用3D打印技术在成形复杂结构方面的优势,3D打印的多孔镁支架的孔隙率可在较宽的范围内进行调整,且具有可控的孔隙形态与宏观结构。然而,由于镁元素作为一种活泼金属,熔融状态下的镁易于与氧气发生反应,给这种材料的选择性激光熔融成形带来一定的困难。


早在2011年,就有学者提出利用3D打印技术采用3步法实现多孔镁支架的制备,其过程如图1所示。然而这种成形方式需要较长的脱脂时间,成形过程复杂。


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近期,苏黎世理工大学Kleger N, Cihova M, Masania K等利用NaCl作为致孔剂在成形多孔材料方面的广泛应用,但是其作为致孔剂一般只用于随机孔隙结构的成形,为了解决这一问题,课题组采用直写工艺(Direct Ink Writing, DIW)首先实现NaCl胶体的3D打印,经过高温烧结成形具有一定强度的NaCl模版,然后进行镁熔液的压力铸造,最终,通过在碱性溶液中去除其中的NaCl,实现具有可控结构的多孔镁支架的3D打印成形,如图2所示。与三步法相比,该方法的成形过程更为简单,不需要较长的脱脂过程,同时也拓展了可成形的结构类型。

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