体温形状记忆NiTi合金

体温驱动，微创植入

这个成果的特别之处在于，通过优化激光粉末床熔融工艺，成功将NiTi合金的奥氏体相变结束温度调控到体温以下，使其能够在人体温度下自发恢复形状，为微创骨科植入提供了新可能。

Zhuangzhuang, Li · Lu, Minxun · Lei, Haoyuan · Zou, Shanfang · Ruicheng, Liu · Wang, Yitian · Long, Jingjunjiao · 张勃庆 · Qi, You · 罗翼 · 周勇 · 周长春 · 闵理 · 樊渝江 · Tu, Chongqi

Virtual and Physical Prototyping 2024

参数信息

奥氏体相变结束温度

<37 °C

抗拉强度

612 MPa

峰值形状回复率

96.94 %

技术优势

体温下自动展开

通过控制工艺参数使能量密度低于75 J/mm³，得到Af低于37°C的NiTi合金，植入体内后无需额外加热即可触发形状恢复。

微创植入

压缩变形后假体体积减小，可通过较小的骨窗植入，进入体内后在体温作用下恢复设计形状，减小手术创伤。

兼顾强度与回复率

优化的工艺参数（P=80 W, v=600 mm/s, h=70 μm）同时获得612 MPa的抗拉强度和96.94%的峰值形状回复率，避免为降低Af而牺牲力学性能。

促成骨细胞生长

生物相容性评估显示SLM-NiTi多孔支架支持前成骨细胞的存活和增殖，表明其不仅力学上适用，还具有骨修复所需的细胞相容性。

应用场景

• 骨科植入物：体温驱动自展开，缩小骨窗，替代传统开放手术植入方式。
• 形状记忆合金构件：利用形状记忆效应实现压缩态运输、植入后自动恢复的设计。
• 医用金属材料：NiTi兼具力学性能和生物相容性，用作骨修复的金属基材。
• 多孔骨支架：多孔结构支持骨细胞长入，同时保留形状记忆功能。