钛金属之所以具有较好的生物相容性,主要是因为钛能在表面形成致密的氧化物薄膜,其氧化物的化学性质非常稳定,在生物体内不会被腐蚀,也不会影响生物体神经、生物电化学反应等等。
钛是化学元素周期表中第22号元素,在航空航天领域,钛合金有着很广泛的应用,在医学领域,钛金属有着非常好的生物相容性,常用作假肢、体内植入物等等。
钛在地球元素含量中排第十,含量可以说非常丰富,比我们常见的铜含量还高,但是金属钛的价格比铜高,这是因为钛的化学性质活泼,在自然界中很难提取,对冶炼的要求很高。
一种物质要作为生物材料,需要该物质具有稳定的化学性质,钛和氧具有很强的亲和力,并在表面生成一层非常薄的致密氧化物,可以抵抗强酸强碱的腐蚀,甚至连王水也奈何不了。
于是钛金属在生物体内能和体液共存,可以和机体直接接触而不发生排异反应(过敏),对器官、神经也不产生影响,与生物具有很好的相容性。唯一不好地方,就是钛金属的热传导效率比机体高,大件植入体内会影响机体的热平衡,给人的感觉就是植入部位发“凉”。
金属钛还具有非常优良的物理性质,密度4.5克每立方厘米,差不多只有钢铁的一半,但强度是钢铁的两倍,具有很高的耐疲劳极限,以及很好的韧性,而且液态的钛能溶解几乎所有金属,然后与之形成钛合金,产生优良的合金性质。
正是因为如此,钛合金在医学领域有着独特的用途,比如做假肢、血管支架、关节连接物、人造骨骼等等。钛在高温下也具有较高的稳定性,所以钛合金成为航空航天的重要材料,被誉为空间金属,如果把金属钛磨制成细粉,还能作为非常好的火箭燃料。
钛在1791年被发现,其化合物分布很广,我们在河边随便抓一把泥沙,其中都含有不少钛元素。
另外,钛还是非常好的顺磁性物质,即便在很强的磁场中也不会被磁化,如果作为潜艇的防护材料,不仅具有比钢铁还高的强度,还可以起到很好的反侦察效果,所以关于金属钛,在未来还有着很大的应用潜力。
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