В Институте физики прочности и материаловедения СО РАН смоделировали новый титан-гафниевый сплав с оптимальным модулем Юнга для медицинских имплантатов. Моделирование показало, что добавление гафния снижает жёсткость сплава, сохраняя при этом его прочность и биосовместимость.
Это важный шаг к созданию имплантатов, упругость которых ближе к естественной кости и которые минимизируют риск деградации тканей.
Автор исследования старший научный сотрудник лаборатории физики нелинейных сред ИФПМ СО РАН Александр Бакулин поделился:
«В науке есть два пути получения новых материалов — это эксперименты и компьютерное моделирование. При проведении экспериментов потребуются сотни часов и дорогостоящее оборудование, прежде чем удастся прийти к заветной цели. С помощью методов компьютерного моделирования в сжатые сроки можно не только определить оптимальный состав материала, но и получить полную картину о процессах, протекающих в нём на атомарном уровне. Говоря иначе, эксперимент только отвечает на вопрос „что“, а результаты моделирования дают нам понимание, почему это произошло».
Для медицины критически важно получить низкий модуль Юнга: материал должен деформироваться подобно кости, чтобы избежать расшатывания имплантата и гибели остеобластов. Титановые сплавы остаются перспективными благодаря сочетанию механических свойств, а гафний снижает жёсткость сплава, сохраняя при этом необходимую прочность и биосовместимость.
Кроме того, в исследовании были изучены роль примесей — кислорода и водорода — и методы контроля диффузии через повышение барьеров или изменение прочности связей. В дальнейших планах — исследование высокоэнтропийных сплавов и силицидов с уникальными физико-техническими свойствами.
🗣 Российская академия наук в MAX 🗣