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다공성 티타늄의 응용 분야
- 생물의학
티타늄과 그 합금은 뛰어난 내식성, 낮은 밀도, 그리고 우수한 생체적합성으로 인해 생물의학 분야에서 큰 주목을 받아 왔습니다. 그러나 고밀도 티타늄의 높은 탄성률은금속인체 조직에 의한 거부 반응을 유발하여 이식된 티타늄이 실패할 수 있습니다. 반면, 다공성 티타늄은 탄성 계수가 낮으며, 다공성을 조절함으로써 인체 뼈와 같은 강도를 가질 수 있습니다. 또한, 특정 화학 및 열처리 후, 다공성 티타늄은 골전도성과 골유도성을 나타내어 골조직과 접촉 시 이소성 골을 형성할 수 있습니다. 따라서,다공성 티타늄골 조직 공학과 같은 생물 의학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 연구에 따르면, 생리활성 장치에서 다공성 티타늄은 고정 장치를 안정화하고 치유 기간을 단축시켜 자가 골 이식의 필요성을 없앨 수 있습니다.
- 배터리전극
다공성 재료는 높은 기공률, 넓은 비표면적, 높은 압축 강도를 가지고 있어 촉매, 생체재료, 여과 장치 또는 기체 확산 매체로 사용될 수 있습니다.다공성 티타늄고분자 전해질 연료 전지(PEMFC)의 기체 확산층(GDL) 양극으로 사용되는 다공성 티타늄은 기존 양극에 사용되던 이리듐이나 루테늄과 같은 귀금속의 필요성을 없애 시스템의 예상 비용을 크게 절감합니다. 연구 결과, 다공성 티타늄과 TiO₂로 코팅된 양극의 독특한 조합은 매우 안정적인 충방전 사이클 성능을 나타내어 안전성과 안정성이 높은 리튬 이온 배터리용 양극 소재로서 유망한 것으로 나타났습니다. 다공성 티타늄 기반 전극 설계는 리튬 이온 배터리 분야에만 국한되지 않고 다른 에너지 및 환경 분야의 촉매 또는 필터로도 활용될 수 있습니다. 태양 전지, 광촉매, 복합 전극 등에서 다공성 티타늄의 잠재적인 응용 분야가 연구되고 있습니다. 다공성 티타늄과 TiO₂로 코팅된 양극의 탁월한 광전기화학적 성능은 다공성 티타늄의 넓은 비표면적과 TiO₂ 나노입자 디스크의 다중 활성 흡착 지점에 기인합니다. 새로운 3D 광전극의 적용은 환경 개선 및 태양 에너지 변환에 대한 새로운 방향을 제시할 것입니다.
- 항공우주
항공우주 기술의 발전으로 항공우주 비행체의 사용 환경은 점점 더 가혹해지고 있습니다. 이러한 비행체의 안전 비행을 보장하는 핵심 부품 중 열 보호 시스템은 점점 더 엄격한 성능 요건을 충족해야 합니다. 티타늄 합금의 뛰어난 고온 저항성과 다공성 구조의 단열 특성은 항공우주 분야에서 다공성 티타늄의 적용 가능성을 제공합니다.티타늄 합금 폼 복합재높은 내열성이 요구되는 우주선 열 보호 쉘과 항공 엔진의 허니콤 구조에 사용될 수 있습니다. 이중층 샌드위치 다공성 대류 냉각 구조는 내부층 구조로의 열 전달을 효과적으로 차단하여 우수한 단열 특성을 나타냅니다.
