Sự Kì Diệu Của Hợp Kim Titan Phần 3
Tiếp nối với phần trước của bài viết, đến với kì này các bạn đọc sẽ tiếp tục tìm hiểu về sự kì diệu của hợp kim titan nhé
Mô Tả Sự Kì Diệu Của Hợp Kim Titan Phần 3
Tại sao những người cấy ghép răng bằng hợp kim titan lại có răng chắc khỏe như răng thật, cho phép họ dễ dàng nhai sườn heo? Đó là vì implant (hợp kim titan) đã “lớn” vào xương ổ răng!
Tất nhiên, để trở thành một “phụ kiện cơ thể” đạt chuẩn, chỉ kỹ năng xã hội thôi là chưa đủ; thể lực của cơ thể cũng phải đặc biệt xuất sắc, mà Hợp kim titan chính xác là một “học viên” toàn diện như vậy.
Đầu tiên, “vóc dáng” của nó – nhẹ mà chắc.
Mật độ của hợp kim titan chỉ bằng khoảng một nửa thép, tương tự như nhôm, điều này có nghĩa là một implant cùng kích thước có thể giảm gần một nửa trọng lượng khi được làm bằng hợp kim titan! Đây là một lợi ích cho những bệnh nhân cần thay thế xương lớn, vì họ không còn cảm thấy sức nặng của một vật nặng.
Nhưng đừng đánh giá thấp nó chỉ vì nó nhẹ! Độ bền của nó sánh ngang với nhiều hợp kim thép chất lượng cao.
Giống như một vận động viên cử tạ hàng đầu với vóc dáng uyển chuyển của một vận động viên thể dục dụng cụ, có khả năng chịu được lực cực lớn mà không gây áp lực quá mức lên cơ thể, đây là một đặc tính được thiết kế riêng cho bộ xương người!
Thứ hai, nó tự hào có độ bền nén đặc biệt – khả năng chống ăn mòn.
Bên trong cơ thể chúng ta thực chất là một nhà máy hóa học phức tạp, chứa đầy các ion clorua, axit và các chất ăn mòn cao khác.
Việc ném kim loại thông thường vào đây cũng giống như thả một miếng sắt vào axit clohydric; nó sẽ nhanh chóng bị ăn mòn đến mức không thể nhận ra.
Nhưng hợp kim titan, dựa vào “bộ đồ tàng hình titan dioxide” bất khả xâm phạm, đã vượt qua tất cả những thách thức đó, dù có tính axit hay mặn, nó vẫn chịu được chúng với độ ổn định không thể lay chuyển, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cấy ghép hợp kim titan có thể duy trì ổn định trong cơ thể con người trong nhiều thập kỷ hoặc thậm chí cả đời, thực sự đạt được mục tiêu “một khi đã cấy ghép, sử dụng trọn đời”.
Cuối cùng, và có lẽ bị bỏ qua nhiều nhất, nhưng lại cực kỳ quan trọng, hợp kim titan có “tính chất” tương tự như xương.
“Tính khí” này được gọi trong khoa học vật liệu là “mô đun đàn hồi”.
Bạn có thể coi nó là “độ linh hoạt” của vật liệu, mô đun đàn hồi càng cao thì vật liệu càng cứng; mô đun đàn hồi càng thấp thì vật liệu càng mềm.
Mô đun đàn hồi của xương người khoảng 10-20 Gia, còn thép không gỉ thì sao? Nó khoảng 200 GPa, gấp hơn 10 lần so với xương!
Điều gì sẽ xảy ra nếu một tấm thép cứng như vậy được gắn chặt vào xương?
Giống như hai người có chiều cao và sức mạnh khác nhau cùng cố gắng nâng một cái bàn, “Tấm thép” chắc chắn sẽ chịu phần lớn lực, khiến “xương” xung quanh không có việc gì làm trong một thời gian dài và do đó trở nên trơ, họ có thể nghĩ, “Bạn đang mang tất cả, vậy tại sao tôi phải cố gắng để phát triển?”
Hiện tượng này, được gọi là “hiệu ứng che chắn ứng suất”, có thể dẫn đến loãng xương và teo xương xung quanh implant, và cuối cùng là thất bại của implant.
Mặt khác, mô đun đàn hồi của hợp kim titan lại thuận lợi hơn nhiều, khoảng 100 GPa, tuy vẫn cao hơn xương, nhưng cũng rất gần, cụ thể, các hợp kim titan loại β được thiết kế đặc biệt có thể giảm mô đun đàn hồi xuống mức gần bằng xương hơn.
Điều này có nghĩa là khi hợp kim titan hoạt động kết hợp với xương, nó mô phỏng tốt hơn cách xương chịu lực, truyền một phần lực “vừa phải” đến xương xung quanh, khuyến khích xương “tiếp tục vận động”, từ đó duy trì sự phát triển và trao đổi chất bình thường.
Nó giống như một người lãnh đạo nhóm xuất sắc: có thể xử lý công việc một cách độc lập đồng thời tạo điều kiện cho các thành viên trong nhóm (xương) tỏa sáng, cho phép mọi người cùng nhau tiến bộ và phát triển.
Chính nhờ khả năng tương thích sinh học như “áo giáp vô hình”, “ái lực tự nhiên” để tích hợp xương, “vóc dáng ma quỷ” nhẹ và chắc khỏe, khả năng chống ăn mòn đặc biệt và sự mềm mại như xương đã giúp hợp kim titan nổi bật so với các vật liệu kim loại khác và xứng đáng trở thành “người bạn tốt nhất của cơ thể”.
Từ các khớp nhân tạo như khớp ngón tay, hông và đầu gối, đến các tấm xương và ốc vít để cố định xương gãy, đến các cấy ghép nha khoa tuyệt vời, và thậm chí cả trong stent tim và van tim nhân tạo… hợp kim titan có mặt ở mọi ngóc ngách trong cơ thể chúng ta, âm thầm hỗ trợ và phục hồi cuộc sống của chúng ta.
Kết Luận Sự Kì Diệu Của Hợp Kim Titan Phần 3
Giờ đây, với sự tiến bộ của công nghệ in 3D, các bác sĩ thậm chí có thể “in” ra những miếng ghép xương độc đáo, vừa vặn hoàn hảo, được tùy chỉnh từ bột hợp kim titan dựa trên dữ liệu chụp CT của bệnh nhân, giúp việc sửa chữa trở nên chính xác và hiệu quả hơn.
Vì vậy, lần tới khi bạn nghe ai đó cấy ghép một “tấm thép”, có lẽ bạn có thể sửa chữa họ: rất có thể đó không phải là thép, mà là một loại kim loại kỳ diệu có thể tự ngụy trang và “phải lòng” xương – hợp kim titan.
Nó không phải là một vật thể lạnh lẽo xa lạ, mà là một người bạn đồng hành công nghệ cao hòa nhập vào cuộc sống của chúng ta, giúp chúng ta đứng dậy, chạy nhảy và tận hưởng cuộc sống.
Đây có lẽ là phép màu ấm áp nhất mà khoa học mang lại cho cuộc sống.
Xem thêm các bài viết khác: Sự Kì Diệu Của Hợp Kim Titan Phần 2
Bạn đã bao giờ tự hỏi sẽ thế nào nếu một ngày nào đó xương của bạn không may “ngừng hoạt động” và bác sĩ thay thế chúng bằng một miếng kim loại chưa?
