وبلاگ
کاربردهای تیتانیوم متخلخل
- زیست پزشکی
تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، چگالی کم و زیست سازگاری برتر، توجه قابل توجهی را در حوزه زیست پزشکی به خود جلب کردهاند. با این حال، مدول الاستیک بالای تیتانیوم متراکمفلزمیتواند منجر به رد شدن توسط بافتهای انسانی شود و باعث شکست تیتانیوم کاشته شده شود. از سوی دیگر، تیتانیوم متخلخل دارای مدول الاستیک پایینتری است و با کنترل تخلخل آن، میتوان آن را با استخوان انسان مطابقت داد. علاوه بر این، پس از برخی عملیات شیمیایی و حرارتی، تیتانیوم متخلخل میتواند خاصیت هدایت استخوانی و القای استخوانی از خود نشان دهد که منجر به تشکیل استخوان نابجا در تماس با بافت استخوانی میشود. بنابراین،تیتانیوم متخلخلنقش حیاتی در زمینههای زیستپزشکی مانند مهندسی بافت استخوان ایفا میکند. تحقیقات نشان میدهد که در دستگاههای زیستفعال، تیتانیوم متخلخل میتواند دستگاههای تثبیت را تثبیت کرده و دوره بهبودی را کوتاه کند و نیاز به پیوند استخوان اتولوگ را از بین ببرد.
- باتریالکترودها
مواد متخلخل، به دلیل تخلخل بالا، مساحت سطح ویژه بزرگ و مقاومت فشاری بالا، میتوانند به عنوان کاتالیزور، مواد زیستی، دستگاههای فیلتراسیون یا واسطه انتشار گاز مورد استفاده قرار گیرند. چه زمانیتیتانیوم متخلخلبه عنوان آند برای لایه انتشار گاز (GDL) در پیلهای سوختی الکترولیت پلیمری استفاده میشود، نیاز به فلزات گرانبها مانند ایریدیوم یا روتنیم را که به طور سنتی در آندها استفاده میشوند، از بین میبرد و هزینه پیشبینیشده سیستم را به طور قابل توجهی کاهش میدهد. تحقیقات نشان داده است که ترکیب منحصر به فرد تیتانیوم متخلخل و آندهای پوشش داده شده با TiO₂، عملکرد چرخه شارژ-دشارژ بسیار پایداری را نشان میدهد و نویدبخش استفاده به عنوان یک ماده آند برای باتریهای لیتیوم-یون با ایمنی و پایداری بالاتر است. طراحی الکترودهای مبتنی بر تیتانیوم متخلخل محدود به کاربردهای باتری لیتیوم-یون نیست، بلکه به عنوان کاتالیزور یا فیلتر در سایر زمینههای انرژی و محیط زیست نیز کاربرد خواهد داشت. کاربردهای بالقوه تیتانیوم متخلخل در سلولهای خورشیدی، فوتوکاتالیستها و الکترودهای کامپوزیتی بررسی شده است. عملکرد عالی فوتوالکتروشیمیایی تیتانیوم متخلخل و آندهای پوشش داده شده با TiO₂ را میتوان به مساحت سطح ویژه بزرگ تیتانیوم متخلخل و مکانهای جذب فعال متعدد دیسکهای نانوذرات TiO₂ نسبت داد. استفاده از فوتوالکترودهای سهبعدی جدید، مسیرهای جدیدی را برای اصلاح محیط زیست و تبدیل انرژی خورشیدی فراهم میکند.
- هوافضا
با توسعه فناوری هوافضا، محیط عملیاتی وسایل نقلیه هوافضا به طور فزایندهای سخت میشود. در میان اجزای حیاتی که پرواز ایمن این وسایل نقلیه را تضمین میکنند، سیستم حفاظت حرارتی الزامات عملکردی فزایندهای را میطلبد. مقاومت عالی آلیاژهای تیتانیوم در دمای بالا و خواص عایق حرارتی ساختارهای متخلخل آنها، امکان کاربرد تیتانیوم متخلخل در حوزه هوافضا را فراهم میکند.کامپوزیتهای فوم آلیاژ تیتانیوممیتوان از آن در پوستههای محافظ حرارتی فضاپیما با الزامات مقاومت حرارتی بالا و همچنین ساختارهای لانه زنبوری در موتورهای هوایی استفاده کرد. ساختارهای خنککننده همرفتی متخلخل ساندویچی دولایه میتوانند به طور مؤثر انتقال حرارت به ساختار لایه داخلی را مسدود کنند و خواص عایق حرارتی خوبی از خود نشان دهند.
