โฟลยไทเทเนียมมีการนําไปใช้ในด้านการบินและการแพทย์ที่ไม่สามารถแทนที่ได้ เนื่องจากความแข็งแรงสูง น้ําหนักเบา ทนทานต่อการกัดสั่น และมีความเข้ากันทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมด้านล่างนี้คือการอธิบายเรื่องราวการใช้งานเฉพาะ, ความต้องการทางเทคนิค และกรณีทั่วไปในสองสาขาหลัก:
一สาขาอากาศ: วัสดุสําคัญในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว
โฟลยไทเทเนียมส่วนใหญ่ใช้ในสาขาเครื่องบินเพื่อลดน้ําหนักโครงสร้าง, องค์ประกอบที่ทนอุณหภูมิสูง/ทนการกัดกร่อน, การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และกรณีอื่นๆและต้องตอบสนองความต้องการคุณสมบัติทางกลและความสามารถปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด.
1องค์ประกอบโครงสร้างและการป้องกันความร้อน
สถานการณ์การใช้งาน:
การใช้ชิ้นส่วนโครงสร้างเบาๆ เช่น ผนังเครื่องบิน กรอบปีก และส่วนแยกห้องเครื่องยนต์โฟลยไทเทเนียมอัตราความแข็งแรงสูงต่อน้ําหนัก เพื่อลดน้ําหนักของเครื่องจักรทั้งเครื่อง (เช่นเครื่องบิน Boeing 787 ที่มีส่วนประกอบกับเหล็กไทเทเนียม 15%)
ช่องเจาะของเครื่องยนต์รังสี ชั้นป้องกันความร้อนของยานอวกาศเพื่อทนต่ออุณหภูมิสูง (> 600 °C) และการกวาดก๊าซแรงดันสูง (เช่นแผ่นเหล็กไทเทเนียมสําหรับชั้นกันหนาวของเครื่องยนต์ roket SpaceX Falcon).
ความต้องการทางเทคนิค:
ความแข็งแรงในการดึง ≥ 800MPa, ความยาว ≥ 10% และต้องผ่านการทดสอบความเหนื่อยล้า (จําลองหมุนเวียนการบินการบินการบินการบินและการลงจอดหลายหมื่นครั้ง)
ความต้านทานต่อการออกซิเดชั่นในอุณหภูมิสูง: ใช้งานได้นานในอุณหภูมิ 500 °C ความหนาชั้นออกไซด์บนพื้นผิว < 5μm
2อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการป้องกันไฟฟ้า
สถานการณ์การใช้งาน:
Electromagnetic shielding covers of satellite communication equipment and radar systems use the conductivity of titanium foil (electrical conductivity is about 18% of copper) to block external interference.
พื้นที่ระบายความร้อนของอุปกรณ์เครื่องบินรวมโฟลยไทเทเนียมด้วยวัสดุประกอบเซรามิก/โลหะ เพื่อให้ได้ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง (ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง ≈15W/m・K) และความสามารถในการแยกไฟฟ้าได้
ความต้องการทางเทคนิค:
ความละเอียดความละเอียดความหนาของฟอยล์ ± 2% (เช่นความละเอียดความละเอียดของฟอยล์ไทเทเนียมความหนา 0.1 มม ≤ ± 0.002 มม) ความหยาบของพื้นผิว Ra≤ 0.8μm เพื่อให้แน่ใจว่าการแปรรูปแม่นยํา
3. ปิดและเชื่อมต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
สถานการณ์การใช้งาน:
การปิดเจาะของระบบเชื้อเพลิงเครื่องบิน ที่ทนต่อการกัดกร่อนและการสั่นสะเทือนของน้ํามันเคโรเซนเครื่องบิน; การปิดแผ่นแผ่นของช่องล็อคแอกซากของยานอวกาศเพื่อป้องกันการรั่วไหลของก๊าซ
การลดลดลดลดลดลดลดลดลดลดลดโฟลยไทเทเนียม(รักษาความช้าก่อนหลังจากการปรับปรุงพลาสติกเล็ก ๆ น้อย ๆ)
กรณีทั่วไป:
ปริมณฑลฟอยล์เหล็กไทเทเนียมของ Airbus A350 XWB ลดอัตราการรั่วไหลของระบบเชื้อเพลิงมากกว่า 90%
二สาขาแพทย์: มาตรฐานสองแบบของความปลอดภัยและผลประกอบการ
ในสาขาแพทย์, โฟลยไทเทเนียมเน้นในอุปกรณ์ที่สามารถฝัง, เครื่องมือการผ่าตัดความแม่นยํา, และอุปกรณ์ in vitro. ความต้องการหลักคือความเข้ากันทางชีวภาพ (ไม่เป็นพิษ, ไม่ทําให้เกิดความรู้สึก),ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของเหลวร่างกายและความแม่นยําในการประมวลผล
1อุปกรณ์การแพทย์ที่ใส่ในร่างกาย
สถานการณ์การใช้งาน:
อุปกรณ์ฝังกระดูก: เช่น เครื่องปรับปรุงกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกโดยใช้ความสามารถในการนํากระดูกของไทเทเนียม (ความแข็งแรงในการผูกกับกระดูกมนุษย์มากกว่า 30MPa).
สเตนต์หัวใจ: โฟลยไทเทเนียมบางมาก (ความหนา 0.05-0.1 มม.) ถูกตัดเป็นโครงสร้าง Mesh โดยเลเซอร์เพื่อรองรับหลอดเลือดและรักษาความยืดหยุ่น (แรงรองรับ radial ≥ 5N / mm)
มาตรฐานทางเทคนิค
มันต้องสอดคล้องกับ ISO 5832-2 (ไทเทเนียมและเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กสําหรับการผ่าตัด) ความบริสุทธิ์ ≥ 99.5% เนื้อหาของสารสกปรก (เช่น Fe, C, N) ≤ 0.3%
พื้นผิวต้องถูกเคลือบด้วยไฟฟ้า (ความหยาบ Ra ≤ 0.2μm) และรักษาด้วยพลาสมาเพื่อเสริมการติดต่อของเซลล์
2อุปกรณ์ศัลยกรรมแม่นยํา
สถานการณ์การใช้งาน:
มีดไมโครเซียร์จิตร (ความหนา ≤ 0.02 มม.) แปรงบีโอปซีเอ็นโดสโกปิค โดยใช้ความแข็งแรงสูง (HV ≥ 200) และความทนทานต่อความเหนื่อยล้าของแผ่นไทเทเนียม (การเปิดและปิดซ้ําๆ000 ครั้งโดยไม่ทําให้บิด).
ส่วนส่วนเชื่อมฐานการปลูกฟัน, ผนังไทเทเนียมถูกตีพิมพ์เป็นเส้นใยระดับไมครอน, ด้วยความแม่นยําที่ตรงกับ ± 5μm
ความยากในการประมวลผล:
ต้องการเทคโนโลยีไมโครสแตมป์ (ความแม่นยําของหมู ± 1μm) และการแปรรูปด้วยไฟฟ้าเพื่อหลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพเนื่องจากความร้อนเกินของวัสดุ
3อุปกรณ์การแพทย์ในกระจก
สถานการณ์การใช้งาน:
โฟลยอิเล็กตรอดของเครื่องวัดน้ําตาลในเลือดแบบพกพา, Platinum/iridium plating บนผิวของโฟลยไทเทเนียมการปรับปรุงความมั่นคงทางไฟฟ้าเคมี (การล่มสลายของกระแส < 5% หลังการทดสอบวอลทามิทรีจักรกล 500 รอบ).
เปลือกเหล็กไทเทเนียมของเครื่องปัดยาสามารถทนต่อการฆ่าเชื้อด้วยสารละลายไฮโปคลอริตโซเดียม (อัตราการกัดกรอง < 0.001 mm / ปีในปริมาณ 2000ppm)
กรณีทั่วไป:
วาล์วหัวใจของ Medtronic ใช้ CoreValveโฟลยไทเทเนียมเพื่อสร้างกรอบสเตนต์ และอัตราการผ่านได้มากกว่า 95% 10 ปีหลังจากการผ่าตัด
三ความท้าทายด้านเทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนา
1สนามบินและอวกาศ
ความท้าทาย
ความเหมือนกันในการม้วนของแผ่นไทเทเนียม ultra-thin (<0.05mm): การผสมผสานระดับนาโน (เช่นการผสมผสานของเหลวไอออน) ต้องการพัฒนาเพื่อลดความชุ่มชื้น
การเคลือบกันการออกซิเดนในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง: การวิจัยเกี่ยวกับการเคลือบส่วนประกอบของไนทรีดไทเทเนียม (TiN) /อะลูมิเนียมอ๊อกไซด์ (Al2O3) เพื่อเพิ่มขีดความทนอุณหภูมิสูงกว่า 800 °C
แนวโน้ม
การพิมพ์ 3 มิติของโครงสร้างที่ผสมผสานจากแผ่นไทเทเนียม (เช่นเทคโนโลยีการหลอมแสงอิเล็กตรอน) เพื่อผลิตองค์ประกอบการจัดการความร้อนสําหรับช่องที่ซับซ้อน
2สาขาแพทย์
ความท้าทาย
การปรับปรุงตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ antibacterial: โดยการปลูกผิวของไอออนเงิน / nano zinc oxide, อัตราการป้องกันเชื้อโรคภายใน 24 ชั่วโมงคือ > 99%.
การพัฒนาฟอยล์ไทเทเนียมที่สามารถทําลายได้: การวิจัยเกี่ยวกับเหล็กผสมไทเทเนียม-มะกนีเซียม-แคลเซียม ควบคุมอัตราการทําลายที่ 0.01-0.1 มม./ปี เหมาะสําหรับอุปกรณ์รองรับชั่วคราว
แนวโน้ม
โฟลยไทเทเนียมประกอบด้วยวัสดุที่มีพลังชีวภาพ (เช่นไฮโดร็กเซียปาไทต์) เพื่อสร้างอินเตอร์เฟซกระดูกแบบไบออนิกส์และสั้นระยะการเยียวยาของเครื่องฝัง
สรุป
การใช้ฟอยล์ไทเทเนียมในสาขาอากาศและการแพทย์ เป็นสิ่งที่ตรงกันอย่างแม่นยําระหว่างผลงานของวัสดุและความต้องการฉาก:ด้านอากาศศาสตร์เน้นความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในขณะที่สาขาการแพทย์เน้นการรักษาความปลอดภัยทางชีวภาพและการปรับปรุงการทํางานโฟลยไทเทเนียมจะเปิดโอกาสมากขึ้นในสาขาที่ล้ําหน้า เช่นยานอวกาศที่สามารถนําไปใช้ได้อีกครั้งและเครื่องปลูกทางการแพทย์.
โฟลยไทเทเนียมมีการนําไปใช้ในด้านการบินและการแพทย์ที่ไม่สามารถแทนที่ได้ เนื่องจากความแข็งแรงสูง น้ําหนักเบา ทนทานต่อการกัดสั่น และมีความเข้ากันทางชีวภาพที่ดีเยี่ยมด้านล่างนี้คือการอธิบายเรื่องราวการใช้งานเฉพาะ, ความต้องการทางเทคนิค และกรณีทั่วไปในสองสาขาหลัก:
一สาขาอากาศ: วัสดุสําคัญในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว
โฟลยไทเทเนียมส่วนใหญ่ใช้ในสาขาเครื่องบินเพื่อลดน้ําหนักโครงสร้าง, องค์ประกอบที่ทนอุณหภูมิสูง/ทนการกัดกร่อน, การป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และกรณีอื่นๆและต้องตอบสนองความต้องการคุณสมบัติทางกลและความสามารถปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด.
1องค์ประกอบโครงสร้างและการป้องกันความร้อน
สถานการณ์การใช้งาน:
การใช้ชิ้นส่วนโครงสร้างเบาๆ เช่น ผนังเครื่องบิน กรอบปีก และส่วนแยกห้องเครื่องยนต์โฟลยไทเทเนียมอัตราความแข็งแรงสูงต่อน้ําหนัก เพื่อลดน้ําหนักของเครื่องจักรทั้งเครื่อง (เช่นเครื่องบิน Boeing 787 ที่มีส่วนประกอบกับเหล็กไทเทเนียม 15%)
ช่องเจาะของเครื่องยนต์รังสี ชั้นป้องกันความร้อนของยานอวกาศเพื่อทนต่ออุณหภูมิสูง (> 600 °C) และการกวาดก๊าซแรงดันสูง (เช่นแผ่นเหล็กไทเทเนียมสําหรับชั้นกันหนาวของเครื่องยนต์ roket SpaceX Falcon).
ความต้องการทางเทคนิค:
ความแข็งแรงในการดึง ≥ 800MPa, ความยาว ≥ 10% และต้องผ่านการทดสอบความเหนื่อยล้า (จําลองหมุนเวียนการบินการบินการบินการบินและการลงจอดหลายหมื่นครั้ง)
ความต้านทานต่อการออกซิเดชั่นในอุณหภูมิสูง: ใช้งานได้นานในอุณหภูมิ 500 °C ความหนาชั้นออกไซด์บนพื้นผิว < 5μm
2อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการป้องกันไฟฟ้า
สถานการณ์การใช้งาน:
Electromagnetic shielding covers of satellite communication equipment and radar systems use the conductivity of titanium foil (electrical conductivity is about 18% of copper) to block external interference.
พื้นที่ระบายความร้อนของอุปกรณ์เครื่องบินรวมโฟลยไทเทเนียมด้วยวัสดุประกอบเซรามิก/โลหะ เพื่อให้ได้ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง (ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง ≈15W/m・K) และความสามารถในการแยกไฟฟ้าได้
ความต้องการทางเทคนิค:
ความละเอียดความละเอียดความหนาของฟอยล์ ± 2% (เช่นความละเอียดความละเอียดของฟอยล์ไทเทเนียมความหนา 0.1 มม ≤ ± 0.002 มม) ความหยาบของพื้นผิว Ra≤ 0.8μm เพื่อให้แน่ใจว่าการแปรรูปแม่นยํา
3. ปิดและเชื่อมต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
สถานการณ์การใช้งาน:
การปิดเจาะของระบบเชื้อเพลิงเครื่องบิน ที่ทนต่อการกัดกร่อนและการสั่นสะเทือนของน้ํามันเคโรเซนเครื่องบิน; การปิดแผ่นแผ่นของช่องล็อคแอกซากของยานอวกาศเพื่อป้องกันการรั่วไหลของก๊าซ
การลดลดลดลดลดลดลดลดลดลดลดโฟลยไทเทเนียม(รักษาความช้าก่อนหลังจากการปรับปรุงพลาสติกเล็ก ๆ น้อย ๆ)
กรณีทั่วไป:
ปริมณฑลฟอยล์เหล็กไทเทเนียมของ Airbus A350 XWB ลดอัตราการรั่วไหลของระบบเชื้อเพลิงมากกว่า 90%
二สาขาแพทย์: มาตรฐานสองแบบของความปลอดภัยและผลประกอบการ
ในสาขาแพทย์, โฟลยไทเทเนียมเน้นในอุปกรณ์ที่สามารถฝัง, เครื่องมือการผ่าตัดความแม่นยํา, และอุปกรณ์ in vitro. ความต้องการหลักคือความเข้ากันทางชีวภาพ (ไม่เป็นพิษ, ไม่ทําให้เกิดความรู้สึก),ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของเหลวร่างกายและความแม่นยําในการประมวลผล
1อุปกรณ์การแพทย์ที่ใส่ในร่างกาย
สถานการณ์การใช้งาน:
อุปกรณ์ฝังกระดูก: เช่น เครื่องปรับปรุงกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกกระดูกโดยใช้ความสามารถในการนํากระดูกของไทเทเนียม (ความแข็งแรงในการผูกกับกระดูกมนุษย์มากกว่า 30MPa).
สเตนต์หัวใจ: โฟลยไทเทเนียมบางมาก (ความหนา 0.05-0.1 มม.) ถูกตัดเป็นโครงสร้าง Mesh โดยเลเซอร์เพื่อรองรับหลอดเลือดและรักษาความยืดหยุ่น (แรงรองรับ radial ≥ 5N / mm)
มาตรฐานทางเทคนิค
มันต้องสอดคล้องกับ ISO 5832-2 (ไทเทเนียมและเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กเหล็กสําหรับการผ่าตัด) ความบริสุทธิ์ ≥ 99.5% เนื้อหาของสารสกปรก (เช่น Fe, C, N) ≤ 0.3%
พื้นผิวต้องถูกเคลือบด้วยไฟฟ้า (ความหยาบ Ra ≤ 0.2μm) และรักษาด้วยพลาสมาเพื่อเสริมการติดต่อของเซลล์
2อุปกรณ์ศัลยกรรมแม่นยํา
สถานการณ์การใช้งาน:
มีดไมโครเซียร์จิตร (ความหนา ≤ 0.02 มม.) แปรงบีโอปซีเอ็นโดสโกปิค โดยใช้ความแข็งแรงสูง (HV ≥ 200) และความทนทานต่อความเหนื่อยล้าของแผ่นไทเทเนียม (การเปิดและปิดซ้ําๆ000 ครั้งโดยไม่ทําให้บิด).
ส่วนส่วนเชื่อมฐานการปลูกฟัน, ผนังไทเทเนียมถูกตีพิมพ์เป็นเส้นใยระดับไมครอน, ด้วยความแม่นยําที่ตรงกับ ± 5μm
ความยากในการประมวลผล:
ต้องการเทคโนโลยีไมโครสแตมป์ (ความแม่นยําของหมู ± 1μm) และการแปรรูปด้วยไฟฟ้าเพื่อหลีกเลี่ยงการลดประสิทธิภาพเนื่องจากความร้อนเกินของวัสดุ
3อุปกรณ์การแพทย์ในกระจก
สถานการณ์การใช้งาน:
โฟลยอิเล็กตรอดของเครื่องวัดน้ําตาลในเลือดแบบพกพา, Platinum/iridium plating บนผิวของโฟลยไทเทเนียมการปรับปรุงความมั่นคงทางไฟฟ้าเคมี (การล่มสลายของกระแส < 5% หลังการทดสอบวอลทามิทรีจักรกล 500 รอบ).
เปลือกเหล็กไทเทเนียมของเครื่องปัดยาสามารถทนต่อการฆ่าเชื้อด้วยสารละลายไฮโปคลอริตโซเดียม (อัตราการกัดกรอง < 0.001 mm / ปีในปริมาณ 2000ppm)
กรณีทั่วไป:
วาล์วหัวใจของ Medtronic ใช้ CoreValveโฟลยไทเทเนียมเพื่อสร้างกรอบสเตนต์ และอัตราการผ่านได้มากกว่า 95% 10 ปีหลังจากการผ่าตัด
三ความท้าทายด้านเทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนา
1สนามบินและอวกาศ
ความท้าทาย
ความเหมือนกันในการม้วนของแผ่นไทเทเนียม ultra-thin (<0.05mm): การผสมผสานระดับนาโน (เช่นการผสมผสานของเหลวไอออน) ต้องการพัฒนาเพื่อลดความชุ่มชื้น
การเคลือบกันการออกซิเดนในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง: การวิจัยเกี่ยวกับการเคลือบส่วนประกอบของไนทรีดไทเทเนียม (TiN) /อะลูมิเนียมอ๊อกไซด์ (Al2O3) เพื่อเพิ่มขีดความทนอุณหภูมิสูงกว่า 800 °C
แนวโน้ม
การพิมพ์ 3 มิติของโครงสร้างที่ผสมผสานจากแผ่นไทเทเนียม (เช่นเทคโนโลยีการหลอมแสงอิเล็กตรอน) เพื่อผลิตองค์ประกอบการจัดการความร้อนสําหรับช่องที่ซับซ้อน
2สาขาแพทย์
ความท้าทาย
การปรับปรุงตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ตัณฑ์ antibacterial: โดยการปลูกผิวของไอออนเงิน / nano zinc oxide, อัตราการป้องกันเชื้อโรคภายใน 24 ชั่วโมงคือ > 99%.
การพัฒนาฟอยล์ไทเทเนียมที่สามารถทําลายได้: การวิจัยเกี่ยวกับเหล็กผสมไทเทเนียม-มะกนีเซียม-แคลเซียม ควบคุมอัตราการทําลายที่ 0.01-0.1 มม./ปี เหมาะสําหรับอุปกรณ์รองรับชั่วคราว
แนวโน้ม
โฟลยไทเทเนียมประกอบด้วยวัสดุที่มีพลังชีวภาพ (เช่นไฮโดร็กเซียปาไทต์) เพื่อสร้างอินเตอร์เฟซกระดูกแบบไบออนิกส์และสั้นระยะการเยียวยาของเครื่องฝัง
สรุป
การใช้ฟอยล์ไทเทเนียมในสาขาอากาศและการแพทย์ เป็นสิ่งที่ตรงกันอย่างแม่นยําระหว่างผลงานของวัสดุและความต้องการฉาก:ด้านอากาศศาสตร์เน้นความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในขณะที่สาขาการแพทย์เน้นการรักษาความปลอดภัยทางชีวภาพและการปรับปรุงการทํางานโฟลยไทเทเนียมจะเปิดโอกาสมากขึ้นในสาขาที่ล้ําหน้า เช่นยานอวกาศที่สามารถนําไปใช้ได้อีกครั้งและเครื่องปลูกทางการแพทย์.
