TPMS多孔支架

力学与渗透解耦

支架在保持孔隙率和比表面积不变的条件下，弹性模量与渗透率可独立定制。

Li, Zhitong · 陈照波 · Xiongbiao, Chen · Zhao, Runchao

Composite Structures 2024

参数信息

弹性模量

1.33 GPa

弹性模量

16.7 GPa

渗透率

0.07 10⁻⁸ m²

渗透率

1.62 10⁻⁸ m²

技术优势

力学与渗透解耦

在给定孔隙率下，通过调整结构参数实现了弹性模量与渗透率的独立控制，避免了传统设计中性能相互制约的问题。

可调范围宽

优化得到的支架弹性模量覆盖1.33至16.7 GPa，渗透率覆盖0.07×10⁻⁸至1.62×10⁻⁸ m²，为匹配不同组织部位的力学和传质需求提供了灵活选择。

梯度性能可定制

设计了三种梯度支架，均表现出显著的功能梯度，可根据需要在不同区域设置差异化的力学和传质性能。

应用场景

• 组织工程支架：解耦的力学与传质性能可按需匹配不同组织微环境，避免因性能耦合导致的再生失败。
• 骨修复：可调的弹性模量范围覆盖松质骨到皮质骨，避免应力遮挡并保障营养传输。
• 人工骨：梯度结构模拟天然骨骼的力学和渗透梯度，可作为功能化人工骨植入体。
• 3D打印支架：TPMS多孔结构可直接用于3D打印，通过改变结构参数实现性能定制。
• 定制化植入体：优化设计可根据患者特定需求调整局部性能，实现个性化植入体的快速制造。