李涤尘教授解析PEEK材料以

去年底，西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室主任李涤尘教授所领导的科研团队项目“定制化功能仿生PEEK骨植入物增材制造技术及医疗应用”成为“广东省重点领域研发计划”入选项目之一。

作为国内研究PEEK材料的专家代表，李涤尘教简单分析了国产材料的未来。

一、PEEK材料的优缺点及其应用

但PEEK材料也有它的不足之处：因为熔点过高（343°C），必须在非常高的温度下进行处理；虽然有良好的耐腐蚀性，但也仍会受到卤素和钠的侵蚀，这限制了它在某些工业领域的应用。此外，它对紫外线抵抗力低（这可通过碳填充来获取更好的紫外线稳定性）。

PEEK材料的不亲水性，这一特性对于生物医疗应用来说不太友好——水无法粘附意味着细胞没法在PEEK材料上贴附生长。如果要将它应用到生物医疗领域，需要对PEEK材料进行改性或表面改性，比如添加羟基磷灰石等有利于细胞生长的材料，使这些材料与PEEK材料很好地混合应用；也可以对PEEK材料的表面进行改性，使之亲水性更好，便于细胞的贴附生长。李教授的团队已经在一些动物身上进行了大量实验，应用效果得到显著的改善。但是，PEEK的不亲水性对于某些不沾水的应用又好处多多，比如用于航空航天领域，不用担心出现结冰的问题……

航空航天领域需要安全可靠的材料，PEEK材料即使是暴露在高温和腐蚀性燃料中，也可以保持其出色的材料性能。因此，PEEK材料制备的零件在航空航天领域得以广泛应用——外部零件可抗雨水粘附侵蚀；内部使用可降低火灾的风险，有着出色的阻燃性及低烟无毒的优点。此外，还可降低整体重量及燃料成本等等。

在汽车领域，PEEK材料的抗疲劳性和耐化学性使之可用于汽车燃料管理系统，而它的轻量性与强度又使之能取代传动、制动、空调系统中的金属或铝合金组件……既可降低汽车重量又可降低噪音，还是3D打印定制汽车零部件的首选材料——对于已经停产的汽车零部件来说，用PEEK材料来3D打印可节省原始部件90%的成本。

而在医疗领域，PEEK则提供了具有优异耐磨性、耐热性、耐电性和耐化学性的经济型创新部件。它在医疗保健领域的应用主要包括牙科器械、内窥镜、透析器等，主要用于骨科。例如，在牙科医学中，PEEK用于替换牙科注射器上的金属手柄或用于根管锉的无菌盒。PEEK之所以适用于此，是因为该聚合物可承受高达3000次高压釜灭菌循环，并在热水、蒸汽、溶剂或化学品中保持优异的机械强度和水解稳定性……

为了扩大PEEK材料的应用范围，还可以通过共混改性、共聚改性、复合增强改性、填实改性、纳米改性及表面改性等手段，增强PEEK材料某些方面的性能。

谈国产材料的未来

在李涤尘教授看来，我国工业应用上使用到的国产材料的性能、工艺越来越好，包括铺粉的精度、空心率、成本控制等等优势都在不断提升。不过，由于我们现在所使用的材料体系，还是传统的铸造锻压的那一套材料体系，而这材料体系并不完全适合3D打印的要求，很多新材料仍然需要深入地去研发，尤其是结合工艺进行材料研究，不能与工艺与装备脱钩，解决好3D打印过程中的相变、收缩、致密度等相关问题，结合材料与工艺，从材料配方层面去重新认识、设计、研发，使我们的国产材料大幅度提升，这任重道远，需要我国的科研人员的共同努力。

他指出，作为高校的研究团队，所做的研究跟企业的不一样，构不成竞争关系，研究团队更多是做企业没有力量或者说没有心思去做的那些研究，然后给企业提供新的技术引领。而企业也需要跟研究机构充分配合，使得基础研究尽快转化为工程应用，这才是科研单位与企业未来的共同方向。