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一个研究小组展示了一种以钴铬为基础的生物材料，它模仿人类骨骼的柔韧性，具有优异的耐磨性. 这种新的生物材料可用于髋关节或膝关节置换和骨板等植入物, 减轻与传统种植材料相关的问题.

他们的研究细节发表在2022年5月9日的《地图》杂志上.

随着全球老年人口的增加, 对改良的生物材料的需求增加了，这些材料可以替代或支撑受损的骨骼. 为此，金属因其强度和延展性而被广泛使用. 然而，由于它们的力量，它们的灵活性减弱了.

到目前为止, 大多数金属生物材料比人的骨头还要硬, 使用它们作为植入物会导致骨萎缩——由于骨物质和结构的破坏，骨密度降低. 同时，具有较高柔韧性的生物材料失去了耐磨性.

虽然超弹性材料由镍钛(Ni-Ti)合金制成, 哪些是常用的支架和正畸金属丝, 保持高度的灵活性和从紧张中恢复的能力, 镍是一种过敏元素. 无镍合金没有复制镍钛合金的超弹性，使它们变得不切实际.

研究小组, 由新萄京娱乐场官网工程研究生院和材料研究所(IMR)的研究人员组成, J-PARC中心, 日本原子能机构, 以及捷克科学院, 专注于减少金属植入物和人体骨骼之间的杨氏模量差距. 当一种材料具有柔韧性时，它的杨氏模量很低. 当它是刚性的，它有一个高的杨氏模量.

“因为杨氏模量取决于晶体的方向, 新萄京娱乐场官网培育出具有特定晶体取向的单晶,小徐说, 通讯作者，新萄京娱乐场官网工程研究生院助理教授.

采用循环热处理技术, 许和他的同事成功地制备了几厘米大小的大型单晶. 开发的Co-Cr-Al-Si (CCAS)合金显示出17%的应变恢复率，是商用Ti-Ni形状记忆合金的两倍. 此外，CCAS的杨氏模量极低，类似于人类骨骼的柔韧性.

“新萄京娱乐场官网知道铬具有很强的耐腐蚀性, 但是超弹性, 灵活性, 钴铬基材料的显著耐磨性让新萄京娱乐场官网感到惊讶,徐补充道。.

前进, 该研究小组希望探索为什么他们的CCAS取得了优异的性能. 这样做可能会开发出性能更好的下一代材料.

出版的细节:

标题:生物医学应用的柔性和韧性超弹性Co-Cr合金
作者:Takumi Odaira, 盛徐, 吴克群Hirata, 小徐, Toshihiro Omori, 植木北岛康介本人, Kyosuke建筑师, 孝Narushima, Makoto Nagasako, Stefanus她, Takuro川崎, 露西Bodnarova, 切赫Sedlak, Hanuš围网渔船, Ryosuke Kainuma
期刊:Advanced Materials
DOI: 10.1002 / adma.202202305

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