为了将细胞组织进行固定,在一些生物医学产品中,通过将粗大颗粒烧在元件上,在表面制备了一层孔隙。在一些情况下,设计采用的是复合材料或功能梯度结构材料,诸如钛-羟磷灰石(磷酸钙)。钛提供强度,而羟磷灰石实质上是和骨相同的矿物相,这种复合材料保证了生物相容性。其他复合材料有羟磷灰石与聚乙烯或氧化铝。骨质脆弱,抗拉强度为(100±50)MPa,伸长率为3%,而弹性模量为(18±10)GPa(骨质性能的分散性大,这反映了人群的差异;这种差异超越了身高、体重及性别的范围)。为了对比,表1中列出了一些常用粉末冶金生物材料的性能。
表1 用粉末冶金技术制造的生物材料的性能
材料 | 相对 密度 % | 生产 工艺 | 屈服 强度 MPa | 抗拉 强度 MPa | 伸长率 % | 弹性 模量 GPa | 疲劳 强度 MPa |
Ti-6Al-4V 钛 羟基磷灰石 钽 316L不锈钢 Co-30Cr-5Mo 630不锈钢 | 100 96 100 98 100 100 98 | 热等静压 注射成形 热等静压 模压制 注射成形 热等静压 注射成形 | 780 500 100 140 170 455 1090 | 860 575 100 210 515 745 1185 | 10 16 0 25 50 8 6 | 110 100 42 170 200 225 200 | 410 175 65 305 360 517 |