格构式Voronoi超材料

刚柔可调

通过拓扑与孔隙率调控，兼顾承力与骨级渗透性，适配骨缺损修复植入体。

韩昌骏 · Yunhui, Wang · Zaichi, Wang · Dong, Zhi · 李开 · 宋长辉 · 蔡超 · Yan, Xingchen · 杨永强 · 王迪

International Journal of Machine Tools and Manufacture 2024

参数信息

屈服强度

3.35–17.59 MPa

比能量吸收

3.81–14.29 J/g

渗透率

3.88×10⁻⁹–16.83×10⁻⁹ m²

技术优势

力学性能可调

通过格构启发设计精确控制拓扑和孔隙率，屈服强度可在 3.35–17.59 MPa 范围内按需调整，满足不同骨植入部位的承载要求。

变形更均匀

不同拓扑结构通过单元间均匀载荷传递和单元内多级接触强化，改善了变形行为，提升整体力学性能。

渗透率达骨水平

实验渗透率范围为 3.88×10⁻⁹ 至 16.83×10⁻⁹ m²，与小梁骨一致，有利于营养物质传输和组织长入。

应用场景

• 骨植入体：拓扑和孔隙率可调，匹配不同部位骨缺损的力学与传质需求。
• 多孔仿生材料：渗透率达小梁骨水平，利于营养物质扩散和组织长入。
• 个性化植入物：通过格构设计精确控制结构参数，可针对患者个性化定制植入体。