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传统技术将石墨烯打造成具有骨植入能力的新材料
李明 2016-09-04
导语

美德州莱斯大学研究人员通过纳米级的焊接技术,将石墨烯构造成一种硬度高,透气性强的新型材料,这一材料未来可被用于骨植入领域。据了解,这次焊接使用的放电等离子体烧结技术通常被用于陶瓷烧制领域,其可避免将材料置于高温或高压环境中。

莱斯大学科学家的研究显示,焊接在一起的石墨烯固体薄片可以用作骨科植入的材料。德克萨斯Rice实验室材料科学家Pulickel Ajayan和同事用放电等离子体烧结焊接形成石墨烯氧化物的薄片,该薄片的机械性能和生物相容性与钛(一种标准骨替代材料相媲美的多孔固体)可以媲美。该研究发现发表于《先进材料》杂志。


研究人员相信他们的技术利用石墨模具可在几分钟内作出高度复杂形状的石墨烯,比特种金属加工更容易。

“我们开始思考这是否能够用于骨植入,因为石墨烯是有多种可能性的最有趣的材料之一,它一般具有生物相容性,”Rice博士后研究助理Chandra Sekhar Tiwary,也是该论文的共同第一作者。他称: “四件事情很重要:机械性能,密度,孔隙率和生物相容性。”

Tiwary说,放电等离子烧结在工业上被用来制造复杂的零件,一般用于陶瓷。 “该技术采用焊片瞬间高脉冲电流。你只需要高电压,不需高压或高温,”他说。材料近50%是多孔,密度是石墨的一半,是金属钛的四分之一。但它有足够的抗压强度-40兆帕-这使它能够用作骨植入,他说。片层之间的纽带力量保持它在水中不崩解。

“这个例子说明了使用非常规材料结合传统的技术的可能,”Ajayan说。 “但是,这些过渡只能用适当的密度和强度将如2D石墨烯层伸缩制成3D的固体。“

“纳米积木之间的工程结和强大的接口是实现这些目标的最大挑战,但在这种情况下,放电等离子烧结似乎是让石墨烯片产生立体模型有效的手段,”他说。

文章链接:

Dibyendu Chakravarty, et al, "3D Porous Graphene by Low-Temperature Plasma Welding for Bone Implants," Adavanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201603146

新闻链接:

3-D graphene has promise for bio applications

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  • 石墨烯
  • 骨科植入材料
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作者 李明

博士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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