人體的骨骼可以被打印出來(lái)了！最近首例 3D 打印多孔型鈦金屬骨植入假體治療在西安市紅會(huì)醫(yī)院順利完成。而武漢一位醫(yī)生近日成功利用 3D 技術(shù)打印了一塊新的鈦金屬左肩胛骨，幫助一位腫瘤患者的左肩獲得“重生”。這是全球第二例 3D 打印肩胛骨重建手術(shù)。根據(jù)觀察及康復(fù)情況，植入的假體與保留的肩胛骨完全吻合，關(guān)節(jié)功能基本恢復(fù)。

    此次手術(shù)中的肩胛骨材質(zhì)鈦，實(shí)際上是被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的材料。鈦眼鏡，鈦首飾，鈦手表……這種用到了生活中的太空金屬，究竟是個(gè)什么鬼？

    關(guān)于鈦的這些：純鈦 VS 鈦合金 VS 鈦金

    鈦，元素周期表中的成員之一，化學(xué)符號(hào)為 Ti，是過(guò)渡金屬的一種，呈銀白色。鈦于 18 世紀(jì)晚期被德國(guó)柏林科學(xué)家MartinHeinrichKlaproth 發(fā)現(xiàn)，源自于對(duì)名為 Sch?rl 的紅色礦石研究中的意外所獲。

    而從鈦元素的發(fā)現(xiàn)，到制成純凈的鈦金屬，卻用了一百多年（美國(guó)通用電氣員工 M.A.Hunter 通過(guò)加熱四氯化鈦和鈉金屬實(shí)現(xiàn)）。

    30 年后，鈦開(kāi)始投入冶煉，針對(duì)不同用途的需要，成品材料中有純金屬也有化合物。常見(jiàn)的主要是以下三種：

    純鈦——鈦含量在 99% 以上的鈦，但不摻雜任何別的金屬（注意，不是指 100% 的鈦含量，事實(shí)上，世界上僅有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家可以提煉出純度接近 100% 的鈦），主要特性為耐高低溫、耐腐蝕、密度小、高強(qiáng)度；鈦合金——以鈦為基礎(chǔ)加入其它元素組成的合金，具有密度低、強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好、性能好等特性；鈦金——有兩種理解方式，專業(yè)定義為鈦和金的化合物，是鈦合金的一種，但在現(xiàn)實(shí)生活中，鈦金就是鈦合金的俗稱（下文統(tǒng)稱為鈦金），質(zhì)地硬，重量輕，可以抵制侵蝕。

    鈦金的標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)內(nèi)版本與國(guó)際的美標(biāo)、俄標(biāo)、日標(biāo)

    為區(qū)分鈦金所含的不同成分，不得不提一下鈦金的標(biāo)準(zhǔn)。

    上表為國(guó)內(nèi)外相近牌號(hào)對(duì)照表，顯然，以美國(guó)、俄羅斯、日本為代表的類別劃分與中國(guó)差異很大，命名規(guī)則完全不同。例如，國(guó)標(biāo)的命名以編號(hào)為主，美標(biāo)則直接用劃分的等級(jí)（GR即 Grade）。近期引發(fā)爭(zhēng)議的 8848 手機(jī) 5 系鈦合金，從對(duì)照表上來(lái)看，不過(guò)是美標(biāo) GR5 的中式稱法（也有一些機(jī)構(gòu)翻譯為 5級(jí)鈦合金），對(duì)應(yīng)的即為國(guó)標(biāo) TC4 鈦合金 , 化學(xué)成分表示方法為Ti-6Al-4V,表示其主要成分為Al含量：5.5%-6.75%，V 含量：3.5%-4.5%，余量為 Ti。所以，國(guó)標(biāo) TC4 與美標(biāo)GR5其實(shí)是一回事，在某些媒體的表述中會(huì)看到將TC4前的“國(guó)標(biāo)”換成了“國(guó)產(chǎn)”，非得把國(guó)產(chǎn)看低一等，個(gè)人表示很惋惜。

    鈦金的特點(diǎn)：親生物 + 英雄氣概 +“鈦”難得

    1、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生物相容性極佳

    因?yàn)闃O穩(wěn)定和耐腐蝕（抵抗分泌物）的性質(zhì)，甚至可用于人體內(nèi)部（例如用在植入人體的芯片上）。更重要的是，物質(zhì)與其接觸時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)。鈦金是唯一對(duì)人類植物神經(jīng)和味覺(jué)沒(méi)有任何影響，并且絕對(duì)不會(huì)造成過(guò)敏的金屬！鑒于此，鈦金常見(jiàn)于首飾及可穿戴設(shè)備中，在醫(yī)學(xué)上也有著其獨(dú)特的用途：損傷骨頭的接合和固定，之后可長(zhǎng)期存在于人體內(nèi)且不產(chǎn)生排斥，因此，人們將鈦金稱為“親生物金屬”。

    2、物如其名，具有英雄氣概的金屬鈦

    金屬的特點(diǎn)是銀亮、輕盈、堅(jiān)牢。在化學(xué)界能夠吞噬白銀、黃金，甚至不銹鋼的強(qiáng)腐蝕之王“王水”遇上鈦也束手無(wú)策。被“王水”浸泡了多年的鈦金，依舊锃亮，光彩照人。

    在高達(dá) 253℃ ~500℃的溫度范圍內(nèi)都能夠保持其高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。所以，鈦金材質(zhì)的金屬制品不會(huì)變形，不會(huì)褪色，易于保養(yǎng)，只需棉布輕輕一擦，就會(huì)回復(fù)光澤，且使用時(shí)間越長(zhǎng)色澤越好。

    3、增強(qiáng)免疫力，促進(jìn)血液循環(huán)

    鈦金能夠刺激吞噬細(xì)胞，從而增強(qiáng)免疫力增強(qiáng)，這一點(diǎn)使得鈦金在醫(yī)藥和體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中被廣泛使用。鈦不會(huì)發(fā)生經(jīng)時(shí)性的變化或變質(zhì)，有益人體身心健康。因此，使用鈦制品可以刺激血液流動(dòng)，有效地控制身體內(nèi)的電流紊亂，從而對(duì)粘液囊炎、坐骨神經(jīng)痛、頭痛和經(jīng)前綜合癥的短暫疼痛產(chǎn)生一定緩解作用。

    4、加工技術(shù)要求高，“鈦”難得

    鈦金因?yàn)槠涓邚?qiáng)度和高穩(wěn)定性，反而對(duì)其加工技術(shù)提出了極高的要求，一般的設(shè)備幾乎很難澆鑄成型，又很難進(jìn)行焊接，無(wú)法改變其形狀，若進(jìn)行復(fù)雜加工，則極易斷裂，難以形成生產(chǎn)規(guī)模。因此，在國(guó)內(nèi)外首飾市場(chǎng)很難見(jiàn)到真正純鈦首飾的蹤影。

    鈦金特有的銀灰色調(diào)不論是高拋光、絲光、亞光都有著很好的表現(xiàn)，是和貴金屬鉑、金并列最合適體現(xiàn)首飾精髓的金屬，在國(guó)外現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)中已經(jīng)開(kāi)始使用，是國(guó)際上很獨(dú)特新穎的首飾用材。因?yàn)槠洫?dú)特的金屬特性，健康的金屬性能，非常好的首飾寓意，備受年輕白領(lǐng)、時(shí)尚達(dá)人的推崇。

    鈦金首飾在西方國(guó)家很流行，對(duì)中國(guó)人來(lái)說(shuō)卻完全是新生事物。中國(guó)的鈦金的生產(chǎn)技術(shù)太過(guò)薄弱，國(guó)外鈦金首飾的價(jià)格又很高，讓人望而卻步。國(guó)內(nèi)能做真正鈦金首飾的生產(chǎn)加工的廠商屈指可數(shù)。

    鈦金值多少？貴不在價(jià)在工藝

    業(yè)界認(rèn)為，鈦屬于稀有金屬的一種，雖然其分布廣泛，但相對(duì)分散，提取起來(lái)較為困難，現(xiàn)今采用的方法為克羅爾法和亨特法（本文就不再詳細(xì)展開(kāi)，該提取方法成本較高，且生產(chǎn)周期長(zhǎng)）。

    鈦金被稱為太空金屬，是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。例如，鈦金用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件等。

    從工業(yè)角度，價(jià)值的衡量并不體現(xiàn)在價(jià)格上（例如鉆石用于玻璃切割），而是看材料性能對(duì)于結(jié)構(gòu)件效率的貢獻(xiàn)，以及在行業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新的推進(jìn)中所起到的作用。鈦金的強(qiáng)度密度比遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好、質(zhì)輕的零部件。飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等使用的都是鈦金。航天器主要利用鈦金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī)也都使用鈦金板材焊接件。

    從生活角度，根據(jù)上文所述，國(guó)外對(duì)鈦金的應(yīng)用較為成熟，但就首飾而言，鑒于鈦金極高的加工技術(shù)和復(fù)雜的加工工藝，能生產(chǎn)鈦金首飾的國(guó)家已是少數(shù)，要買到鈦金首飾，就更是稀有。鈦金首飾的市場(chǎng)價(jià)格，鑒于其高難度的加工工藝，在鉑金之上。市面上也有很多打著“鈦金”旗號(hào)的首飾，實(shí)際上，絕大部分是鈦的，或者是鈦鋼的（其實(shí)就是鋼的），與真正的鈦金首飾無(wú)法比較。

    除了功能以外，鈦也有著文化和精神的寓意：希臘神話里，鈦 （Titanium） 是天神泰坦的名字，它誕生于巨人 （giant） 家族，一個(gè)源自天穹之神烏拉諾斯和大地女神該亞的后裔，他的統(tǒng)治被稱為“黃金時(shí)代”。因此，除了首飾之外，鈦金還受到很多奢侈腕表商的鐘愛(ài)。部分奢侈腕表已延展出某些特殊環(huán)境下的強(qiáng)大功能，比如深海潛水、甚至登月時(shí)的性能保證，這就少不了“太空金屬”一臂之力了，鈦金材料配件無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)以上功能的最合適的選擇。在今年1月份的日內(nèi)瓦精細(xì)鐘表展上，來(lái)自意大利的沛納海就推出了一款超級(jí)復(fù)雜的 3D 鈦金屬腕表Luminor1950，這也是全球首款使用鈦金屬 3D 打印的腕表。

    隨著 3D 打印技術(shù)的成熟和鈦金屬材料的深入研究，未來(lái)我們將會(huì)看到越來(lái)越多身邊的產(chǎn)品用上鈦這種太空金屬，讓我們的生活更好。