Kemik yerine geçecek malzemeler arandığında müracaat edilecek malzeme hâlâ titanyumdur. Sert, yıpranmaya karşı dayanıklı ve vücutla uyumlu olması ile, titanyum gerçek kemik için en iyi alternatiftir, belki de ondan bile daha iyidir. Kim bilirdi ki “altın standardı” artırmak için gerçekten altın ilave etmeliydiniz?

Rice Üniversitesi fizikçileri, titanyum ve altından oluşan alaşımın çelikten üç ile dört kat daha sert olduğunu ve yedek vücut parçaları için malzeme olarak daha da iyi olabileceğini keşfetti. Çalışma Science Advances dergisinde yayınlandı ve titanyum ile altının 3:1 oranındaki alaşımının özellikleri anlatıldı, bu malzemeye de Titanyum-3 adı verildi. Alaşımın titanyumdan üç ile dört kat daha sert olduğu tespit edildi.

Alaşımın biyo-uyumluluğuna ve aşınma oranına baktıklarında, araştırmacılar bunun üstün özellikleri olacağını biliyordu, çünkü buradaki metaller zaten biyo-uyumlu idi ve tıbbi implantlarda kullanılmıştı. Şaşırtıcı şekilde, Titanyum-3 beklentilerin ötesine geçti ve saf titanyuma göre daha biyo-uyumlu ve aşınmaya karşı dayanıklı çıktı.

Sert Kimya

Bu beklenmedik özellikler Titanyum-3’ün yapısından kaynaklanıyor. Araştırmacılar daha önce, daha yüksek sıcaklıklar kullanıldığı zaman alaşımın daha sert bir halinin ortaya çıkacağını bilmiyordu. Yüksek sıcaklıklar, alaşımın beta halinin neredeyse tamamen kristal bir formunu ortaya çıkarıyor.

Titanyum-3’ün yapısı. Görsel kaynağı: E. Morosan / Rice Üniversitesi

Çalışmanın öz kısmına göre, alaşımın sertliği “yüksek değerlik elektron yoğunluğu, düşük bağ uzunluğu ve yalancı aralık oluşumu ile ilişkilidir. Bu metaller arası bileşikteki sertliğin kaynağının anlaşılması daha üstün biyo-uyumlu, sert malzemelerin tasarlanması için büyük bir yol sağlayacaktır” şeklinde ifade ediliyor. Buna karşıt olarak, alaşımın düşük sıcaklıkta yapılması atomların başka bir yapıda yerleşmesine neden oluyor ve alfa tipi oluşuyor. Bu tip normal titanyum ile eşdeğer sertliğe sahip ve muhtemelen Titanyum-3’ün daha önce belgelendirilmiş halinin aynısı.