由于其出色的物理性能和抗感染性，鈦合金是制造諸如膝關(guān)節/髖關(guān)節植入物這樣的骨科裝置的首要選擇。日前，來(lái)自新加坡科技研究局（A*STAR）的一個(gè)研究團隊發(fā)現使用具有有趣屬性的鈦、鉭粉末可以3D打印出具有更好的應力吸收能力的定制植入物。到目前為止，研究人員們主要使用選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)和鈦鋁基粉末來(lái)3D打印生物原型。SLM技術(shù)通常使用高功率激光器來(lái)根據計算機設計模型逐層構建3D對象。但是由于鋁這種元素對人體神經(jīng)有著(zhù)長(cháng)期不良影響，導致科學(xué)家們希望能夠找到其它材料來(lái)取代它。

　　為此來(lái)自A*STAR下屬新加坡制造技術(shù)研究所（SIMTech）的FlorenciaEdithWiria和南洋理工大學(xué)新加坡3D打印中心的WaiYeeYeong發(fā)起了一個(gè)合作研究項目，希望通過(guò)開(kāi)發(fā)一種創(chuàng )新的金屬共混物來(lái)使用SLM技術(shù)3D打印出更好的鈦合金生物醫療產(chǎn)品。

　　理論上說(shuō)，鈦、鉭元素組成的合金是絕對沒(méi)有問(wèn)題的，因為這兩種金屬都擁有生物相容性，而且其機械屬性要由于純鈦。但是鉭金屬的熔點(diǎn)非常高（超過(guò)3000攝氏度），這就意味著(zhù)將鈦金屬變成可用于SLM技術(shù)的球形金屬粉末在經(jīng)濟上基本不可行。而市場(chǎng)上常見(jiàn)的鉭粉通常是通過(guò)氣體霧化形成的長(cháng)條形粗糙微粒。

　　為了克服這一問(wèn)題，研究團隊將這種粗糙的鉭金屬粉與另外一種市場(chǎng)上現成的微球形鈦金屬粉末混合在一起。在將這兩種材料混合半天之后，他們觀(guān)察到這種混合物可以鋪設得更加均勻，更便于SLM技術(shù)使用。顯微鏡實(shí)驗揭示在混合之后鈦金屬的球形形狀仍然保留，這是該混合物可成功用于3D打印的關(guān)鍵。

　　“鈦粉在這里充當了一個(gè)滾動(dòng)媒介的角色?！盬iria解釋說(shuō)：“它推動(dòng)了鉭粉，使SLM的處理成為可能?！蓖ㄟ^(guò)將一種棋盤(pán)式的激光掃描模式上下交替熔融金屬或者從一邊到另一邊的移動(dòng)來(lái)減少熱應力，研究人員成功地使用SLM技術(shù)制造出了鈦鉭合金的3D形狀。出人意料的是，通過(guò)X射線(xiàn)和其它成像技術(shù)探測表明，鉭金屬的加入，再加上快速凝固，促進(jìn)和穩定了高強度的層狀鈦晶粒的形成。

　　研究人員預計，這種鈦鉭合金將能夠減輕“應力遮擋”效應，所謂的“應力遮擋”效應是指植入物的硬度過(guò)高導致其鄰近的骨骼得不到足夠的力學(xué)刺激而導致骨質(zhì)疏松的現象?！斑@些合金是專(zhuān)門(mén)被設計用于骨骼科應用的，甚至有可能在變形后，顯示出某種形狀記憶能力?！盰eong說(shuō)。