科學家們在實驗用於醫療植入物的金屬合金構成時取得了重大突破，產生了一種具有最高彈性和耐磨性的生物材料。該團隊的新型超彈性合金克服了一些關鍵的安全問題，提供了在人體中長期使用所需的應變恢復和耐久性。

這種新的金屬合金是日本東北大學科學家們的傑作，他們著手解決目前用於醫療植入物的生物材料的一些關鍵問題。這些材料可能被用作髖關節或膝關節置換的一部分，儘管目前使用的金屬材料比骨質更硬，這可能導致骨質萎縮，或密度損失。同時，更靈活的材料往往會隨著時間的推移失去其耐磨性。

現有的超彈性金屬合金通常用於支架和正畸線，顯示出在耐用性和柔性之間行走的前景，但它們含有鎳，有過敏反應的風險。科學家們一直無法生產出不含鎳的版本，以提供同樣的超彈性，因此新研究的作者開始工作，以找到一個解決方案。

這涉及到對所謂的楊氏模量的關注，楊氏模量是衡量一種材料能多容易拉伸和變形的標準，由其晶體結構決定。柔性材料的楊氏模量低，而剛性材料的楊氏模量高。該團隊試圖縮小人骨和用於醫療植入物的金屬之間的楊氏模量差距。

該研究的通訊作者Xiao Xu說：“由於楊氏模量取決於晶體取向，我們生長了具有特定晶體取向的單晶。”

這些實驗導致了一種基於鉻的柔性而堅韌的新型超彈性合金的誕生，它的應變恢復率是市售鎳鈦合金的兩倍，達到17%。同時，楊氏模量極低，該合金具有類似人體骨骼的靈活性。

Xu说：“我们知道铬具有很强的抗腐蚀性，但是钴铬基材料的超弹性、柔性和显著的耐磨性让我们感到惊讶。”

科學家們現在正在努力更好地理解為什麼他們的合金——被稱為Co-Cr-Al-Si（CCAS）會表現出如此出色的性能，並希望能進一步改進它們。然而，在其目前的形式下，科學家們得出結論，這種新型生物材料是生物醫學應用的一個有希望的候選者。

該研究發表在《先進材料》雜誌上。