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钛镍合金丝应用在医疗领域中的特性

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钛镍合金丝应用在医疗领域中的特性

发布日期:2018-07-24 作者: 点击:

钛镍合金作为一种新兴的合金材料,具备一些各具特色的特性,在经过不同的处理后可以把这种特性应用到医疗上,可制作成医用缝合线,可依具临床缝合要求,进行无损伤肌肉、皮内缝合,伤口愈合后将金属线抽出,达到人体内不留异物,使伤口不会出现硬棱,针孔等不良情况,属一种手术后无损伤的医疗产品。钛镍合金丝因其优越的超弹性,形状记忆功能,抗腐蚀能力,以及良好的生物相容性和减震特性,同样也广泛地应用于口腔正畸领域。主要是由于钛镍合金板/丝材主要具有这样几种特殊性能:

钛镍合金丝.jpg

1.形状记忆特性:形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后,将马氏体在Mf以下温度形变,经加热至Af温度以下,伴随逆相变,材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。

2.超弹性:所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变,在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下,由于外加应力的作用,导致应力诱发马氏体相变发生,从而合金表现出不同于普通材料的力学行为,它的弹性极限远远大于普通材料,并且不再遵守虎克定律。

和形状记忆特性相比,超弹性没有热参与。总而言之,超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大,可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果,因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变,当弓丝被加热到400oC以上时,超弹性开始下降。

3.口腔内温度变化敏感性:不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矫治力基本不受口腔内温度的影响。超弹性镍钛合金牙齿矫形丝的矫治力随口腔温度的变化而变化。当变形量一定时。温度升高,矫治力增加。一方面,它可以加速牙齿的运动,这是因为口腔内的温度变化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动,从而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养,维持其生机和正常功能。另一方面,正畸医生无法精确控制或测量口腔环境下的矫治力。

4.抗腐蚀性能:有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿

5.抗毒性: 镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50% 的镍, 而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况情况下,表面层钛氧化充当了一种屏障,使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。

6.柔和的矫治力: 目前商业上应用的牙齿矫形金属丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和?钛合金丝。关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和三点弯曲试验条件的载荷-位移曲线。镍钛合金的卸载曲线平台最低也最平,说明它最能提供持久柔和的矫治力。

7.良好的减震特性: 由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大,对牙根及牙周组织的损害越大。通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现,不锈钢丝震动的振幅比超弹性镍钛丝大,超弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半, 弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要,而传统弓丝如不锈钢丝,有加重牙根吸收的倾向。

近来有一种无创伤美容皮肤缝合针,其针的特点是,在缝合针后尾部连接了一根钛镍合金丝做为缝合线,并镀有金属锌。由于记忆合金丝具有温度记忆性,当达到原设定的温度时就形成直线,显示出金属材料的弹性性能,这是一般金属材料不具备的,采用这种方式进行皮肤内缝合,使手术伤口的愈合比较理想。达到了缝合定形、肌肉捆扎,缝合定形、肌肉捆扎是利用综上所述的各种缝合针,采用拆线缝合和活节捆扎,像拉直线一样将愈合伤口内的金属线拉出,使人体内不留异物。能将金属线拉出的特点,就在于该金属的温度记忆性和不受温度影响的超弹性。

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