中国科学院金属研究所杨柯、王青川研究团队基于利用“高氮合金化”思想开发高氮无镍不锈钢及心血管支架的前期工作基础，近期设计开发出血管支架用新型可降解高氮铁合金及血管支架。相关成果在线发表于《国际塑性力学杂志》。

论文共同通讯作者王青川告诉《中国科学报》，目前国内外已上市的可降解血管支架材料，强度远低于临床大量应用的L605钴基合金——这是种不可降解的支架材料，致使可降解支架壁的厚度达到L605合金支架的2倍左右，影响血管修复效果。

铁合金虽然具有高强度的材料优势，但存在降解速率慢且易发生局部腐蚀的问题。

金属所科研人员提出利用“高氮合金化”构建大量FeN团簇，避开氧还原的控制步骤，实现铁合金非氧化还原的快速降解反应，同时内生缓蚀分子NH3抑制局部腐蚀，另辟蹊径地实现了降解速率与耐局部腐蚀能力的同步提升，降解速率比未加氮铁合金提高60%以上，并且表面点蚀坑尺寸大幅降低且分布更均匀。

利用“高氮合金化”思想，科研人员获得大量纳米孪晶/超细纳米孪晶组织，通过氮固溶与纳米孪晶强化，以及超细纳米孪晶促进平面滑移增塑，实现高氮铁合金强度和塑性的同步提升，屈服强度和抗拉强度分别高达750MPa和1000MPa以上，断裂延伸率超过50%，强韧性超过L605钴基合金。

根据体内外实验，该材料展现出优异的生物相容性，高氮铁合金植入动物体内后的炎症因子基因和蛋白表达、血常规和血液生化、以及主要脏器均保持正常。

期刊审稿人认为，该研究工作报道了高氮铁合金打破材料强度和韧性矛盾的成功案例，“尽管以往研究已经知道孪晶强化机制，但作者证明了高氮铁合金中元素成分、层错能、变形孪晶的特有关系，巧妙地实现了强度和塑性的同步提升。”审稿人称，“这一结果将影响到下一代先进高强钢的发展。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104144

高氮铁合金的降解更加快速均匀（a）、强韧性更高（b）、生物相容性优异（c），目前已开发出可降解高氮铁合金血管支架（d）。受访者供图