Mô đun đàn hồi của titan và hợp kim titan: Mô phỏng nghệ thuật của thiên nhiên và sự hài hòa giữa con người{0}}máy móc

Mô đun đàn hồi là một chỉ số về "độ cứng" của vật liệu, nghĩa là vật liệu dễ dàng bị biến dạng đàn hồi dưới ứng suất như thế nào. Trong-tương tác máy tính và cơ sinh học của con người, độ cứng vật liệu quá cao thường gây ra thảm họa.

Ví dụ điển hình nhất là cấy ghép xương nhân tạo. Xương vỏ của con người có mô đun rất thấp, trong khi hợp kim crom bằng thép không gỉ và coban- có mô đun cực cao. Điều này “cứng đối mềm” dẫn đến sự che chắn căng thẳng: do kim loại quá cứng và chịu toàn bộ tải trọng, xương xung quanh không thể chịu được lực căng, dần dần teo và thoái hóa, dẫn đến cuối cùng là implant bị lỏng ra. Mặc dù mô đun đàn hồi của hợp kim titan (khoảng 110 GPa) cao hơn mô đun đàn hồi của xương nhưng nó đã ở mức thấp nhất trong số các kim loại được sử dụng rộng rãi hiện nay và giá trị này đang ngày càng giảm đi thông qua việc phát triển các hợp kim titan -mới.

Trong máy móc chính xác, mô đun vừa phải này cũng có giá trị như nhau.Hợp kim titancác bộ phận có khả năng đệm đàn hồi tốt hơn khi chịu tác động, hấp thụ một phần động năng và giải phóng nó một cách an toàn, thay vì bị gãy trực tiếp như các vật liệu giòn. Nó hoạt động giống như một cây cung đàn hồi, tìm kiếm sự cân bằng giữa sức mạnh và sự linh hoạt. Chọn hợp kim titan về cơ bản có nghĩa là chọn một vật liệu có thể cùng tồn tại hài hòa hơn với các hệ thống khác (dù là sinh vật sinh học hay máy móc chính xác), giảm-thiệt hại lâu dài về cấu trúc do "độ cứng không khớp".