Titanuim: อิทธิพลของโลหะอเนกประสงค์ในการแพทย์และการบำรุงรักษาเครื่องจักร

เมื่อพูดถึงวัสดุชีวภาพ ล้วนแล้วแต่มีความน่าสนใจอย่างยิ่ง Titanium นับเป็นตัวเลือกที่โดดเด่นด้วยคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงอุตสาหกรรม

Titanium หรือที่เรียกกันว่า Ti เป็นโลหะทรานซิชันที่มีเลขอะตอม 22 ในตารางธาตุ มันเป็นโลหะสีเทาเงินที่ทนต่อการกัดกร่อนได้อย่างดีเยี่ยม มีความแข็งแรงสูง และมีน้ำหนักเบา

คุณสมบัติของ Titanium ที่ทำให้โดดเด่น

Titanium ดังกล่าวครอบครองคุณสมบัติที่น่าประทับใจหลายประการ ซึ่งทำให้มันกลายเป็นวัสดุชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย:

• ความแข็งแรงสูง: Titanium มีความแข็งแรงต่อน้ำหนักเทียบเท่าเหล็ก แต่มีน้ำหนักเบากว่าถึง 60%

• ความทนทานต่อการกัดกร่อน: Titanium ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีส่วนใหญ่ ทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง และไม่เกิดสนิม

• ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: Titanium นั้นเข้ากันได้ดีกับเนื้อเยื่อของมนุษย์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการนำไปใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์

• ความสามารถในการขึ้นรูป: Titanium สามารถขึ้นรูปเป็นรูปร่างต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตสามารถออกแบบและสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้งาน Titanium ในอุตสาหกรรม

Titanium มีบทบาทสำคัญในหลายๆ อุตสาหกรรม มาดูกันว่า Titanium ถูกนำไปใช้ทำอะไรบ้าง:

1. อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ:

เนื่องจาก Titanium มีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และทนทานต่อการกัดกร่อน Titanium จึงถูกนำมาใช้สร้างส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องบินและยานอวกาศ เช่น ตัวเครื่องยนต์

2. อุตสาหกรรมทางการแพทย์:

Titanium เป็นวัสดุที่นิยมใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง ตัวอย่างเช่น:

• Implant: Titanium ถูกนำมาใช้ทำ Implant เช่น ฟันปลอม ข้อเข่าเทียม และสะโพกเทียม
• Plate and Screw: Plate และ Screw ทำจาก Titanium ใช้ในการยึดกระดูกที่หัก

3. อุตสาหกรรมเคมีและการผลิต:

Titanium ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ของโรงงานอุตสาหกรรมเคมี เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากสารเคมี เช่น:

• Heat exchanger: Titanium Heat Exchanger ถูกใช้ในการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวที่เป็นกรด
• Reactors: Reactor ทำจาก Titanium ถูกใช้ในกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

กระบวนการผลิต Titanium

Titanium เป็นโลหะที่พบได้ตามธรรมชาติ แต่ต้องผ่านกระบวนการสกัดและ tinh chế ที่ซับซ้อน

1. การแร่ titanium ore: Titanium จะถูกสกัดจากแร่ titaniferous ore เช่น rutile, ilmenite

2. การทำปฏิกิริยากับ chlorine: Titanium ore จะทำปฏิกิริยากับ chlorine เพื่อให้ได้ titanium tetrachloride (TiCl4)

3. กระบวนการ Kroll: TiCl4 จะถูก缩减ใน reactor ที่มี magnesium เพื่อสร้าง titanium sponge

4. การกลึงและขึ้นรูป: Titanium sponge จะถูกหลอมและกลึงให้เป็น ingot และ bar

5. การรีดและขึ้นรูป: ingot and bar จะถูกนำไปรีด และขึ้นรูป เป็นชิ้นส่วนต่างๆ ตามที่ต้องการ

Titanium เป็นวัสดุชีวภาพที่มีศักยภาพสูง มีคุณสมบัติที่โดดเด่น ทำให้มันสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง

**

ตารางแสดงคุณสมบัติของ Titanium:

คุณสมบัติ	ค่า
ความหนาแน่น	4.5 g/cm3
อุณหภูมิหลอมเหลว	1668 °C
จุดเดือด	3287 °C
โมดูลัสของ Young	116 GPa

หมายเหตุ: ค่าเหล่านี้เป็นค่าโดยประมาณ

การค้นคว้าและพัฒนาในอนาคต

การวิจัยและพัฒนาวัสดุ Titanium ยังคงดำเนินต่อไป เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ และขยายขอบเขตการใช้งาน

• Titanium Alloy: การผสมโลหะอื่นๆ เข้ากับ Titanium เพื่อสร้าง Titanium alloy ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรงสูงขึ้น
• Surface Modification: การเคลือบผิว Titanium ด้วยวัสดุอื่นๆ เพื่อเพิ่มความทนทาน และยับยั้งการเกิดแบคทีเรีย

Titanium มีบทบาทสำคัญอย่างมากในอุตสาหกรรมและการแพทย์ ในอนาคต เราคาดว่าจะเห็นการประยุกต์ใช้ Titanium ที่ก้าวหน้ามากขึ้น