3D打印碳化物氧化物复合材料的增强性和强度,用于生物医学应用
Manojit Das1, Astha Dixit2, Arijit Jana2
1Department of Advanced Technology Development Centre, Indian Institute of Technology Kharagpur, 721302, West Bengal, India.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|December 13, 2023
概括
研究人员用碳化增强了骨提取物 (CBE) 陶,以获得更强大的骨科植入物. 90:10 CBE-SiC复合物显示出最佳的机械性能和降低生物毒性,用于3D打印骨应用.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 陶科学 陶科学
- 整形外科材料 整形外科材料
背景情况:
- 天然材料为骨科植入物提供生物相容性.
- 骨提取物 (CBE) 是一个有前途的生物相容陶来源.
- 对于3D打印的骨科应用,CBE需要提高机械性能.
研究的目的:
- 为了提高3D打印陶整形植入物的机械特性.
- 调查碳化 (SiC) 强化对CBE的影响.
- 评估CBE-SiC复合材料的生物毒性和机械性能.
主要方法:
- 使用绿色方法从骨中提取陶颗粒.
- 用不同重量百分比的碳化加强CBE.
- 在不同温度下对混合CBE-SiC复合材料进行烧结.
- 机械测试 (硬度,压力强度) 和生物毒性评估.
- 开发一种数学模型,将性与材料特性相关联起来.
主要成果:
- 成分显著影响机械强度和生物毒性,而温度的影响最小.
- 在1250°C烧结的90:10 CBE-SiC复合材料表现出最大的性 (∼3.58 MJ/m3) 和压力强度 (∼64.64 MPa).
- 基于孔隙性,体积负荷和弹性模量,为性开发了一种预测性数学模型.
结论:
- 碳化增强有效地增强了CBE用于骨科应用的机械性能.
- 90:10 CBE-SiC复合材料具有机械强度和生物相容性的最佳平衡.
- 开发的数学模型有助于预测和优化3D打印陶复合材料的性能.
