金屬鈦——與生物體具有良好的相容性,未來具有很高的應用潛力!

2020-12-15 艾伯史密斯

鈦金屬之所以具有較好的生物相容性,主要是因為鈦能在表面形成緻密的氧化物薄膜,其氧化物的化學性質非常穩定,在生物體內不會被腐蝕,也不會影響生物體神經、生物電化學反應等等。

鈦是化學元素周期表中第22號元素,在航空航天領域,鈦合金有著很廣泛的應用,在醫學領域,鈦金屬有著非常好的生物相容性,常用作假肢、體內植入物等等。

化學性質

鈦在地球元素含量中排第十,含量可以說非常豐富,比我們常見的銅含量還高,但是金屬鈦的價格比銅高,這是因為鈦的化學性質活潑,在自然界中很難提取,對冶煉的要求很高。

一種物質要作為生物材料,需要該物質具有穩定的化學性質,鈦和氧具有很強的親和力,並在表面生成一層非常薄的緻密氧化物,可以抵抗強酸強鹼的腐蝕,甚至連王水也奈何不了。

於是鈦金屬在生物體內能和體液共存,可以和機體直接接觸而不發生排異反應(過敏),對器官、神經也不產生影響,與生物具有很好的相容性。唯一不好地方,就是鈦金屬的熱傳導效率比機體高,大件植入體內會影響機體的熱平衡,給人的感覺就是植入部位發「涼」。

物理性質

金屬鈦還具有非常優良的物理性質,密度4.5克每立方釐米,差不多只有鋼鐵的一半,但強度是鋼鐵的兩倍,具有很高的耐疲勞極限,以及很好的韌性,而且液態的鈦能溶解幾乎所有金屬,然後與之形成鈦合金,產生優良的合金性質。

正是因為如此,鈦合金在醫學領域有著獨特的用途,比如做假肢、血管支架、關節連接物、人造骨骼等等。鈦在高溫下也具有較高的穩定性,所以鈦合金成為航空航天的重要材料,被譽為空間金屬,如果把金屬鈦磨製成細粉,還能作為非常好的火箭燃料。

其他方面

鈦在1791年被發現,其化合物分布很廣,我們在河邊隨便抓一把泥沙,其中都含有不少鈦元素。

另外,鈦還是非常好的順磁性物質,即便在很強的磁場中也不會被磁化,如果作為潛艇的防護材料,不僅具有比鋼鐵還高的強度,還可以起到很好的反偵察效果,所以關於金屬鈦,在未來還有著很大的應用潛力。

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