康奈爾大學的工程師們(men) 已經開發出了一種3D打印金屬物體(ti) 的新技術--它涉及以超音速噴射鈦顆粒。由此產(chan) 生的金屬具有很強的多孔性，這使得它們(men) 對植入物和替換關(guan) 節等生物醫學物體(ti) 特別有用。

傳(chuan) 統的3D打印涉及到一個(ge) 噴嘴逐層沉積塑料、水凝膠、活細胞或其他材料來構建一個(ge) 物體(ti) 。金屬部件和物體(ti) 通常以其他方式進行3D打印，例如將激光發射到金屬粉末床上，以選擇性地將部分熔化成所需形狀，或將金屬粉末以高速發射到基體(ti) 上，以將顆粒融合在一起。

後一種方法被稱為(wei) “冷噴”，新技術在此基礎上進行了拓展。康奈爾大學團隊以每秒600米的速度噴射鈦合金顆粒，每個(ge) 顆粒的寬度在45到106微米之間。該團隊計算出這是理想的速度--再快的話，顆粒在撞擊時就會(hui) 解體(ti) ，無法相互結合。

接下來，材料會(hui) 被加熱以軟化，幫助顆粒更好地粘合。同樣，這也是經過仔細控製的，使用高達900 °C的溫度，這遠遠低於(yu) 鈦的熔點1626 °C。最終的結果是一種具有多孔結構的金屬物體(ti) ，其強度比使用傳(chuan) 統製造工藝製造的類似物體(ti) 高42%。該團隊表示，不同之處在於(yu) ，新方法並不專(zhuan) 注於(yu) 高熱作為(wei) 主要力量，因為(wei) 高熱會(hui) 給材料帶來弱點。

“我們(men) 專(zhuan) 注於(yu) 製造多孔結構，這在熱管理，能量吸收和生物醫學方麵有很多應用，”該研究的主要作者Atieh Moridi說。“我們(men) 現在不是隻用熱作為(wei) 輸入或粘合的驅動力，而是利用塑性變形將這些粉末顆粒粘合在一起。”

研究人員表示，這種新方法特別適合創建生物醫學植入物，因為(wei) 多孔結構會(hui) 讓患者的細胞有地方依附，幫助重建天然組織並固定植入物。

“如果我們(men) 製作具有這種多孔結構的植入物，並將其插入體(ti) 內(nei) ，骨可以在這些孔隙內(nei) 生長，並進行生物固定，”Moridi說。“這有助於(yu) 降低植入物鬆動的可能性。而這是一個(ge) 大問題。有很多的翻修手術，患者不得不去移除植入物，隻是因為(wei) 植入物鬆動了，而且造成了很大的痛苦。”

該團隊表示，這種新方法還可以為(wei) 其他行業(ye) 創造材料和物體(ti) ，如建築、交通和能源。

該研究發表在《Applied Materials Today》雜誌上。