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生体材料：より高強度でより粗粒な生分解性亜鉛合金
Nature 638, 8051 doi: 10.1038/s41586-024-08415-8
亜鉛（Zn）は、次世代生分解性インプラントの主要材料として浮上しつつある。しかし、亜鉛は本来柔らかいため、整形外科用の耐荷重性インプラントへの使用が限られている。結晶粒径を小さくすることで亜鉛の強度を高めることができるが、同時に機械的特性が不安定化するため、体温での耐久性が低下する。今回我々は、底面集合組織を維持しながらミクロンスケール粒径を増大させると、希薄組成の押し出しZn合金が超高強度と優れた耐久性を達成できることを示す。この逆ホール・ペッチ効果において、支配的な変形モードは、元の粒径での粒間粒界すべりと動的再結晶から、増大した粒径での粒内ピラミッドすべりと特異な双晶形成に変化する。この特異な双晶（本研究では「適応的双晶（accommodation twin）」と呼ぶ）の役割は、外部荷重方向に対して垂直な面において、変化した結晶粒形状に適応することである。これは、外部荷重方向に沿って塑性をもたらす役割を持つ、よく知られた「機械的双晶」とは対照的である。こうした希薄Zn合金において達成された強度レベルは、マグネシウム合金製の生分解性インプラントのほぼ2倍であり、骨固定インプラントの作製に利用できる生分解性合金の中で、我々の知る限り最も強度が高く最も安定なものとなる。
