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百科 | “神奇小子”镍钛合金浏览数:922

近日,日本国立材料科学研究所研究人员开发出一种新工艺,让镍钛合金“变身”为一种超坚固弹性材料。这种材料的坚固程度与钢相当,延展性却是钢的20倍,有望用于制造可变形机翼。相关论文发表于新一期《自然》杂志。

想象一下,一架飞机在空中遨游,机翼能随着飞行速度的变化调整长度,以便更充分地利用空气动力。为实现这一梦想,工程师们一直在寻找一种既柔韧又坚硬,且能耐受飞行中各种严苛环境的材料。

镍钛合金可谓“神奇小子”,它是一种形状记忆合金,形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金,具有良好的可塑性。它的伸缩率在20%以上,疲劳寿命达1*10的7次方,阻尼特性比普通的弹簧高10倍,其耐腐蚀性优于最好的医用不锈钢,因此可以满足各类工程和医学的应用需求,是一种非常优秀的功能材料。记忆合金除具有独特的形状记忆功能外,还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。

在医疗器械领域,镍钛合金以其良好的生物相容性和形状记忆性(超弹性)、耐高温强度、耐腐蚀性和疲劳寿命长而闻名。这种独特的合金是自膨胀导管植入物、运动医学和创伤器械的首选材料,这些器械接近人体结缔组织的机械特性,而输送系统拉线和导丝甚至能够穿过最曲折的解剖结构而不会扭结。

1976年,镍钛合金首次被用于口腔正畸弓丝。

1978年,镍钛合金的第一个军事应用是用于前苏联F-14雄猫战斗机的液压联轴器。
到20世纪80年代末,第一个商业化镍钛合金医疗器械诞生,即Homer Mammalok®,是一种乳腺肿瘤定位器械。

第一个基于镍钛合金的骨科植入物,Mitek®骨锚,也开始商业化。与钛或不锈钢的刚度相比,镍钛合金与骨骼和身体其他结构元素的顺应性使其成为骨钉和骨板等骨科植入物的理想选择。

随后,镍钛合金越来越多应用于制造导管、导丝、取石篮、针头、口腔科锉刀和弓丝以及其他手术器械。再之后,拓展到脊柱侧弯棒等。

超弹性和高应变能力帮助器械可以到达身体内难以进入的位置。如今,微创介入和内窥镜手术的自扩张支架、移植物支持系统都将镍钛合金作为首选材料,成为发展最快的应用领域。

血管介入、自然腔道领域,镍钛材料的应用愈加广泛,已经成熟用于支架、微导丝、通路导管、滤器、封堵器、人工心脏瓣膜、巧克力球囊等器械。

近期的新应用,主要包括血管内动脉瘤修复装置、下腔静脉过滤器和栓塞保护装置,并且镍钛合金越来越多应用于各式各样的植入物、整形外科和微创手术,甚至包括手术机器人之中。

根据iHealthcareAnalyst报告,在过去10年中,镍钛合金市场主要是外周血管产品如支架和导丝领域的拓展。

镍钛合金最广为人知的应用之一,是外周血管自膨胀支架。


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