ساخت فوم منیزیم درجه بندی شده سه لایه به روش متالورژی پودر و بکارگیری فضاساز با کاربرد در بیوایمپلنت‌ها: بررسی ماکرو مورفولوژی، ریزساختار و ارزیابی خواص فشاری

در این مقاله فوم منیزیم درجه بندی شده سه لایه با کاربرد بالقوه در ایمپلنت‌های استخوانی با استفاده از روش متالورژی پودر تولید شده است. درجه‌بندی بر اساس تغییر چگالی بین لایه‌ها با لحاظ کردن سه ترکیب مختلف پودر منیزیم و ذرات کاربامید (که به عنوان فضاساز مورد استفاده قرار گرفته) در سه لایه در نظر گرفته شده است. ساختار درجه‌بندی شده تحت فشار 300 مگاپاسکال متراکم و در نهایت در دمای 400 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت برای تفجوشی حرارت داده شده است. هدف اصلی از این مطالعه، بررسی امکان استفاده از چنین ساختارهایی به عنوان ایمپلنت‌های استخوانی می‌باشد. بر این اساس تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی و آزمایش فشار بر روی نمونه‌های تولید شده به ترتیب برای تعیین ریزساختار و خواص مکانیکی فوم درجه‌بندی شده انجام گرفته است. بررسی ریزساختار فوم تولید شده نشان می‌دهد که با افزایش درصد فضاساز کاربامید، فوم تولید شده از نوع سلول باز خواهد بود. علاوه بر این، در حالی که خواص مکانیکی ایمپلنت‌های منیزیم از استخوان متراکم انسان فاصله زیادی دارد، فوم سه لایه درجه‌بندی تولید شده به خوبی خواص مکانیکی ساختار استخوان اسفنجی انسان را شبیه‌سازی می‌کند؛ به گونه‌ای که خواص فوم سه لایه به مراتب از خواص فوم‌های تک لایه به استخوان انسان شبیه‌تر است. بر این اساس می توان نتیجه گرفت که فوم فلزی سه لایه قابلیت بکار گرفته شدن در ایمپلنت‌های استخوانی را دارد.

fabrication of three layer graded magnesium foam by means powder metallurgy and spacer method with an application in bioimplants: macro morphology, microstructure and compressive properties evaluation

in this paper a three layer graded magnesium foam with a potential application in bone implants is produced by means of powder metallurgy and spacer method. the gradation is based on the density variation between the layers. in order to so, three different combinations of magnesium powder and carbamide particles (used as the spacer) are considered in three layers and the graded structure is compacted under a pressure of 300 mpa and finally sintered at 400°c for 4 hours. sem analysis and compression tests are conducted on the produced specimens to determine the microstructure and mechanical properties of the graded foam, respectively. the results show that increasing the percentage of the carbamide spacer can lead to producing open cell foam. this means that this kind of foam can be used for repairing bone tissue scaffolds. in addition, while the mechanical properties of bulk magnesium implants are far from that of a compacted human bone, the produced three layer graded foam can resemble spongy bone structures properties excellently. furthermore, similar mechanical properties to human spongy bone can be obtained by gradation of the foam rather than applying single layer foams. this means that potentially, the three layer graded magnesium foam may be utilized in human bone implants.