Золото придаст титану твердости

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №9)

s20160914 chemTi Au.jpgЛучший материал для зубных имплантатов, протезов коленных и тазобедренных суставов — титан: он прочен, устойчив к механическому износу, химически инертен и нетоксичен. Однако даже самое лучшее решение можно улучшить. Физики из Университета Райса (США) совершенно случайно обнаружили, что еще более долговечные искусственные суставы можно будет изготавливать из сплава титана с золотом («Science Advances», 2016, 2, 7, e1600319, doi: 10.1126/sciadv.1600319).

Как объясняет автор открытия Эмилия Моросан, несмотря на то, что золото — мягкий металл, сплав титана с золотом в соотношении 3:1 с особенным расположением атомов в три-четыре раза тверже большинства марок стали и вчетверо тверже чистого титана.

Моросан — физик, область ее научных интересов — разработка и получение новых материалов с экзотическими электронными и магнитными свойствами. Эта работа была для нее необычной по целому ряду причин, прежде всего потому, что сплав золота с титаном такого состава был известен раньше и получить его не очень сложно. Известно было даже его строение — атомы титана и золота, упакованные в кубическую кристаллическую решетку, которая часто ассоциируется с твердостью. Остается непонятным, почему именно Моросан и ее коллеги впервые получили сверхчистый образец сплава золота с титаном и описали его уникальные свойства, прежде всего — твердость.

Случайное открытие было сделано в рамках работы Моросан над ее основным исследовательским проектом. Ранее она установила, что сплав двух материалов, не проявляющих магнитных свойств, — золота и титана, взятых в равном соотношении, — обладает магнитными свойствами. Продолжая эти исследования, Моросан получила сплав «титан-3-золото» и решила измельчить его до порошкообразного состояния, чтобы установить его степень чистоты и строение кристаллической решетки методом рентгеноструктурного анализа. На стадии измельчения стало ясно, что с Ti3Au что-то не так. Материал упорно не поддавался даже ступке и пестику с алмазным покрытием. Изучение свойств Ti3Au с помощью специальной аппаратуры показало, что этот сплав тверже чистого титана и многих других материалов.

Исключительной твердостью отличается не любой образец сплава Ti3Au. В зависимости от способа получения атомы могут формировать разные типы кубической кристаллической решетки. Модификация сплава ά-Ti3Au, образующаяся при относительно низких температурах, не ставит рекордов, ее твердость почти такая же, как у чистого титана. Не измельчается в алмазной ступке только сплав аналогичного состава, получаемый при высокой температуре, — модификация β-Ti3Au. Возможно, исключительные механические свойства Ti3Au до сих пор не были зафиксированы из-за того, что материаловеды измеряли твердость сплава, в котором основным компонентом был ά-Ti3Au. Сплав β-Ti3Au представляется перспективным для медицинских применений. Необходимые качества материала для протезирования — биосовместимость и стойкость к износу. Титан и золото сами по себе проявляют хорошую биосовместимость, того же можно ожидать и от β-Ti3Au (не исключено, что он превзойдет по этому свойству чистый титан). Что касается устойчивости к износу, очевидно, что высокая твердость нового материала должна увеличить срок службы имплантатов и протезов.

123

Разные разности

11.05.2021 18:00:00

Датские социологи опросили более 24 тысяч человек чтобы выяснить, как люди борются с вирусом: придерживаются социальной дистанции или предпринимают защитные действия. А главное, что их мотивирует поступать именно так: избегать или предохраняться.

>>
26.04.2021 17:00:00

…число близнецов увеличилось на треть с 80-х годов прошлого столетия — с 9 до 12 пар на 1000 родов

…зимой и весной 2020 г. впервые за 42 года наблюдений зафиксировано беспрецедентное по продолжительности и глубине разрушение стратосферного озона над Арктикой

…добавление в рацион крупного рогатого скота красных водорослей Asparagopsis taxiformis существенно уменьшает выделение животными метана при сохранении качества мяса

>>
20.04.2021 17:00:00

Министерство энергетики США объявило сбор заявок на программу по реализации идей изъятия углекислого газа из воздуха. 

>>
13.04.2021 18:00:00

Повелитель Изумрудного города перед каждым представал в том обличии, которое желал видеть допущенный к нему на аудиенцию. Не исключено, что стараниями искусственного интеллекта скоро способ Гудвина окажется в арсенале реальных политиков.

>>
30.03.2021 18:00:00

…в ЦЕРНе создали новый сверхчувствительный инструмент для поиска аксионов — гипотетических элементарных частиц, образующих темную материю…

…созданы контактные линзы с золотыми наночастицами для коррекции формы дальтонизма, при которой человек не различает зеленый и красный цвета…

…древнейший духовой инструмент из раковины, сделанный в палеолите, 17 000 лет назад, издает три ноты — до, ре и до-диез…

>>