物理學家製造出超級合金! 把鈦與黃金結合增加四倍的強度

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萊斯大學的科學家發現鈦合金比鈦更適合用在醫療植入物,而且硬度是鈦的四倍以及主要含有大量的鋼。

黃金標準

當跟骨骼置換有關,萬用材料還是鈦。 硬、耐磨、以及可以跟身體相容,因此看似鈦是可以取代真骨頭的最佳選擇,甚至更好。 哪知竟然只要加入真的黃金就可以改進黃金標準?

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萊斯大學的物理學家發現一種鈦跟黃金的合金硬度是鋼的3-4倍,而且也許實際上是取代身體部位較好的材料。這個研究,發佈在Science Advances, 描述兩種金屬的合金性質,一種3鈦和1黃金比例的混合稱作Titanium-3。 他們發現這種合金的硬度是鈦的4倍。

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當他們檢查合金的生物相容性以及磨損率,研究者知道評比一定是高的,因為它的母材已經是通過生物相容性的醫療植入物。 驚奇的是,Titanium-3 的表現出乎意料的好,實際上比純鈦的生物相容性更高、磨損率更低。

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化學的難題

這些預期外的性質源於Titanium-3的結構。研究員起先並不知道比較硬的合金版本來自當使用溫度比較高時。 高溫創造一個幾乎純的結晶型式的beta版本合金。

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Titanium-3結構的可信:E. Morosan∕萊斯大學。

根據研究摘要,合金的硬度可以歸因於〝提高原子價的電子密度,降低接頭的長度以及贗能隙的形成。 了解原始的硬度在這個金屬互化物中提供一個途徑以設計超級生物相容的堅硬材料。〞

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相反的,製造這個合金時使用低溫,則安排原子到不同的Alpha版本,這個版本硬度就跟一般的鈦相同,而且最有可能是之前所記錄的Titanium-3型式。

來源: Futurism