Применение пористого титана

1. Биомедицинский

Титан и его сплавы привлекли значительное внимание в биомедицинской области благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, низкой плотности и превосходной биосовместимости. Однако высокий модуль упругости плотного титанаМеталлможет привести к отторжению человеческими тканями, что приведет к отказу имплантированного титана. Пористый титан, с другой стороны, обладает более низким модулем упругости, и, контролируя его пористость, его можно сделать таким же, как у человеческой кости. Кроме того, после определенных химических и термических обработок пористый титан может проявлять остеопроводимость и остеоиндуктивность, что приводит к образованию эктопической кости при контакте с костной тканью. Поэтому,пористый титаниграет важную роль в биомедицинских областях, таких как инженерия костной ткани. Исследования показывают, что в биоактивных устройствах пористый титан может стабилизировать фиксирующие устройства и сократить период заживления, устраняя необходимость в аутологичной костной пластике.

2. АккумуляторЭлектроды

Пористые материалы, благодаря своей высокой пористости, большой удельной площади поверхности и высокой прочности на сжатие, могут использоваться в качестве катализаторов, биоматериалов, фильтрационных устройств или газодиффузионных сред. Когдапористый титаниспользуется в качестве анода для газодиффузионного слоя (GDL) в топливных элементах с полимерным электролитом, он устраняет необходимость в драгоценных металлах, таких как иридий или рутений, которые традиционно используются в анодах, что значительно снижает ожидаемую стоимость системы. Исследования показали, что уникальное сочетание пористого титана и анодов с покрытием TiO₂ демонстрирует высокую стабильность циклических характеристик заряда-разряда, демонстрируя перспективность в качестве анодного материала для литий-ионных аккумуляторов с более высокой безопасностью и стабильностью. Конструкция электродов на основе пористого титана не ограничивается приложениями литий-ионных аккумуляторов, но также будет применяться в качестве катализаторов или фильтров в других областях энергетики и охраны окружающей среды. Были исследованы потенциальные области применения пористого титана в солнечных элементах, фотокатализаторах и композитных электродах. Отличные фотоэлектрохимические характеристики пористого титана и анодов с покрытием TiO₂ можно объяснить большой удельной площадью поверхности пористого титана и множественными активными адсорбционными участками дисков наночастиц TiO₂. Применение новых 3D-фотоэлектродов откроет новые направления в области восстановления окружающей среды и преобразования солнечной энергии.

3. Аэрокосмическая промышленность

С развитием аэрокосмической техники условия эксплуатации аэрокосмических аппаратов становятся все более суровыми. Среди критических компонентов, обеспечивающих безопасный полет этих аппаратов, система тепловой защиты имеет все более высокие эксплуатационные требования. Превосходная высокотемпературная стойкость титановых сплавов и теплоизоляционные свойства их пористой структуры открывают возможности для применения пористого титана в аэрокосмической отрасли.Композиты из вспененного титанового сплавамогут использоваться в теплозащитных оболочках космических аппаратов с высокими требованиями к термостойкости, а также в сотовых конструкциях авиационных двигателей. Двухслойные сэндвичевые пористые конвекционные охлаждающие конструкции могут эффективно блокировать передачу тепла к структуре внутреннего слоя, демонстрируя хорошие теплоизоляционные свойства.