Low elastic modulus and highly porous triply periodic minimal surfaces architectured implant for orthopedic applications

小旋翼机 应力屏蔽 材料科学 多孔性 弹性模量 模数 复合材料 最小曲面 电磁屏蔽 钛合金 剪切模量 植入 合金 几何学 数学 外科 聚合物 医学 共聚物
作者
Rati Verma,Jitendra Kumar,Nishant Singh,Sanjay Kumar,S. M. Kumta,Shankar Sehgal,Kuldeep K. Saxena
标识
DOI:10.1177/09544089221111258
摘要

A mismatch between the implant and interacting bone Young's modulus causes stress shielding phenomena, which leads to instability of the implant and early failure. This paper focuses on the development of medical-grade titanium alloy (Ti6Al4V)-based metallic highly porous structure to mitigate the stress shielding effect. In this study, we propose an effective method to generate a highly porous implant based on triply periodic minimal surfaces (TPMS) architecture. Three-dimensional models of different TPMS architectures such as Diamond, Gyroid, I-graph-Wrapped Package graph (IWP), and Primitive were constructed with a 2 × 2 × 2 mm lattice size and unit cell size of 1 mm. Mechanical testing of the finite-element models was performed under static loading conditions to evaluate the effective elastic modulus ( E eff ) of each porous architecture. It was found that the primitive structure exhibits the lowest E eff , whereas the Gyroid exhibits the highest E eff , results indicate that porous architecture reduces E eff by more than 95%, thereby reducing the stress shielding effect. Moreover, pore size and surface-area-to-volume ratio (SA/V ratio) were also investigated. Findings suggested that the primitive structure has the highest pore size, which will be suitable for enhanced bone ingrowth. A high SA/V ratio in IWP offers the possibility of enhanced cell adhesion, migration, and proliferation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
小豆完成签到,获得积分20
2秒前
干净绮烟发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
ws发布了新的文献求助10
3秒前
luis发布了新的文献求助10
3秒前
death123517完成签到,获得积分10
3秒前
调皮霍乱弧菌完成签到 ,获得积分10
4秒前
伍襟傧完成签到,获得积分10
4秒前
情怀应助椎夭采纳,获得10
4秒前
5秒前
小党发布了新的文献求助10
5秒前
Kittymiaoo发布了新的文献求助10
7秒前
hh完成签到 ,获得积分10
8秒前
linjt应助侧耳倾听采纳,获得10
9秒前
樱桃儿发布了新的文献求助10
9秒前
Spring完成签到,获得积分10
9秒前
Or1ll完成签到,获得积分10
9秒前
keigo发布了新的文献求助10
10秒前
洁净白容发布了新的文献求助10
10秒前
铜离子完成签到 ,获得积分10
10秒前
慕青应助零零壹采纳,获得10
11秒前
12秒前
科研完成签到,获得积分10
12秒前
KXQ发布了新的文献求助10
12秒前
7676完成签到,获得积分20
13秒前
无心的仙人掌完成签到,获得积分10
14秒前
17秒前
17秒前
17秒前
远看寒山完成签到,获得积分10
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
shoplog发布了新的文献求助10
20秒前
桐桐应助KXQ采纳,获得10
20秒前
红叶发布了新的文献求助10
21秒前
wanci应助请别下雨了采纳,获得10
21秒前
21秒前
怕孤单的平卉完成签到 ,获得积分10
21秒前
李志强完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Alloy Phase Diagrams 1000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 891
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5424903
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4539135
关于积分的说明 14165791
捐赠科研通 4456231
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2444084
邀请新用户注册赠送积分活动 1435140
关于科研通互助平台的介绍 1412492