多孔钛是目前理想的骨植入材料,在骨移植领域具有巨大的应用前景。目前主流技术制备出的多孔钛在其结构调控、力学性能、生物学性能和制造成本等方面仍然存在问题,因此需要开发一种结构和性能更加优越的多孔钛。渗透铸造-选择性腐蚀技术首次被用来制备多孔钛,其中钼丝作为造孔剂,钛液在真空中渗透到缠绕的钼丝中,然后用自制的混合液来选择性地腐蚀掉钼丝而得到多孔钛。研究过程使用了体式显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、Micro-CT、万能材料试验机等检测手段,研究结果显示:优化混合液中的试剂配比提高了多孔钛的制备效率。多孔钛内部孔道呈现出独特的隧道孔结构,孔径尺寸一致。孔走向、孔隙率和孔径等结构可精确调控。孔走向、孔隙率和孔径对多孔钛的力学性能产生了规律性影响。横向孔、准有序孔、斜向45o孔和竖直孔多孔钛的压缩屈服强度依次增加,但准有序孔多孔钛的弹性模量最低。随着孔隙率的增加,多孔钛的压缩、拉伸和弯曲强度和模量逐渐减小;随着孔径尺寸的增加,多孔钛的压缩、拉伸和弯曲强度和模量逐渐增加。隧道孔结构提高了多孔钛的力学性能。研究发现隧道孔多孔钛压缩过程中主要失效模式有孔壁的镦粗、塑性弯曲、屈曲变形、旋转弯曲和滑移;拉伸过程中主要失效模式有孔壁的纵向断裂、横向断裂、旋转破坏以及滑移。模拟发现应力集中造成了不同孔走向隧道孔多孔钛力学性能的差异。根据压杆稳定理论,随着孔隙率的增加,多孔钛中失稳“隧道管”的临界长度减小,失稳“隧道管”比例增加,多孔钛发生失效的概率也在增加;随着孔径的增加,多孔钛中失稳“隧道管”临界尺寸在增加,失稳“隧道管”的比例逐渐减少,多孔钛发生失效的概率也在减小。孔结构是影响多孔钛压缩强度的一个主要因素,孔结构的圆度越小,多孔钛的强度-密度方程中幂指数越大,压缩强度越小。用20 wt.%的盐酸处理后,多孔钛孔道内的表面粗糙度增大,表面活性和MG-63骨髓瘤细胞的增殖能力增强。相反,多孔钛的压缩强度随着酸蚀的进行单调降低。考虑到酸蚀对细胞行为和力学性能的双重影响,最佳的酸蚀时间是60 min。隧道孔结构提高了多孔钛的生物学性能。孔隙率为40%,孔径在0.3 mm-0.5 mm范围内,0.4 mm孔径的隧道孔多孔钛骨引导性能最好。孔隙率为40%,孔径为0.4 mm,酸蚀改性60 min后的准有序多孔钛在人工骨植入领域中具有较好的应用潜力。