增材制造生物鎂合金材料、工藝、性能及應用綜述(2)
時間：2024-01-15 09:42 來源：JMACCMg 作者：admin 閱讀：次
目前，AM-Mg基制品性能研究主要包括力學性能、降解性能和生物相容性。表2和3是常見AM-Mg基產品的力學性能。原材料的質量、增材制造工藝、材料結構設計以及后處理工藝等均影響AM-Mg基制品性能，例如，結構設計中通過增加孔隙率可以降低其力學性能，而孔隙率的改變同樣影響期降解性能和生物相容性。3D打印的Mg支架表面往往比較粗糙，不利于生物醫用，因此通過后處理工藝（表面改性）以增強其適用性往往也是必要的。總體來說，目前研究材料性能與影響因素之間關系的數據較少，需要進一步加強研究。此外，為了適應更多醫療應用場景，含有聚l -乳酸（PLLA）、聚乳酸-乙醇酸（PLGA）、羥基磷灰石（HA）、β-三鈣 磷酸（β-TCP）、水凝膠、生物活性陶瓷和生物活性玻璃等活性成分的Mg基復合材料也正成為一個新興的增材制造研究領域。
圖4 常見鎂合金醫療器械
表2 SLM法制備常見鎂合金制品的力學性能
表3 WAAM法制備常見鎂合金制品的力學性能
盡管AM-Mg基制品已經取得了一定的進展，但距離最終應用仍然存在諸多挑戰。原材料方面，Mg粉和Mg絲的制備和存儲有較大研究空間。在增材制造技術方面，現有增材制造技術均不能有效滿足Mg基制品的生產，亟需進一步發展現有增材制造技術或開發新的增材制造技術。在性能研究方面，需要進一步加深理解性能與其影響因素之間的關系。最后，需要進一步提高對Mg基制品復合打印、Mg基制品后續表面改性及臨床應用研究，以促進AM-Mg基制品的進一步發展。
生物可降解金屬鎂（Mg）及其合金因其優異的力學性能和生物降解性在生物醫學研究中引起了廣泛的關注。然而，傳統的鑄造、擠壓和商業加工在制造具有復雜形狀/結構的部件方面存在局限性，并且這些過程可能產生諸如空洞和氣孔等缺陷，從而降低產品的性能和實用性。與傳統技術相比，增材制造（AM）可用于精確控制具有多個幾何尺度的不同Mg基材料制成的工件的幾何形狀，并為骨科，牙科和其他領域生產理想的醫療產品。然而，需要對原材料、制造工藝、性能和應用進行詳細而全面的了解，以促進商業化AM-Mg基生物醫學組件的生產。因此，本文從上述幾個方面綜述了AM-Mg基生物醫用產品的最新研究進展和重要問題，并討論了未來的發展和應用趨勢。
該文章發表在《Journal of Magnesium and Alloys》2023年第11卷第5期：
Qingyun Fu, Wenqi Liang, Jiaxin Huang, Weihong Jin, Baisong Guo, Ping Li, Shulan Xu, Paul K. Chu*, Zhentao Yu*. Research perspective and prospective of additive manufacturing of biodegradable magnesium-based materials [J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2023, 11(5): 1608-1617.
作者團隊
符青云（共同第一作者），南方醫科大學口腔醫院博士后。博士畢業于暨南大學，主要從事新型生物醫用可降解金屬的開發、表面改性及鎂合金電弧增材制造技術開發研究。近三年來共發表SCI論文14篇，授權發明專利4項，其中以第一作者發表SCI論文7篇。
梁文琦（共同第一作者），暨南大學2019級碩士生，主要從事鎂合金電弧增材制造技術研究。
Paul K. Chu （朱劍豪，通訊作者），香港城市大學講座教授，中國香港工程科學院院士，美國材料研究學會會士，美國物理學會會士，美國真空學會會士，國際電氣與電子工程學會會士，中國香港工程師學會會士。兼任Materials Science and Engineering R: Reports副主編，Biomaterials等期刊編委。2016-2023年連續入選世界高被引學者榜單。
于振濤（通訊作者），暨南大學教授，博士生導師，中國生物材料學會首屆會士，中國生物材料學會理事，中國生物材料口腔顱頜面材料分委會主委等。主持和為主參加了國家“863”、“973”、科技支撐、自然科學基金，以及國家重點研發計劃、國際科技合作專項等國家及省部級各類科研項目40余項。獲省部級一、二等獎13項，申/獲國家發明（實用新型）專利100余項，主/參編專著7部，發表論文250余篇。
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