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碳纖維在醫療行業的廣泛作用

2019-01-03

     碳纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨,是亂層石墨結構,在沿纖維軸方向表現出很高的強度。在多個領域取得較為廣泛的應用,醫療領域對于制作材料有著一定的要求,現在部分醫療器械青睞于選用碳纖維復合材料制作,本文我們來了解一下碳纖維制作醫療器械的優勢。

碳纖維管

     醫療設備上的某些部件,需要在某一方向具有很好的剛性,碳纖維管是一種各向異性的結構材料,對于結構的設計自由度帶來了很多便捷,能夠通過合理的設計來發揮出優秀性能。碳纖維之所以能夠用于制作醫療器械,很大一部分原因在于其X射線透過性能優良,碳纖維復合材料的鋁當量要小于傳統材料,所以其X射線透過性能均優于鋁板、膠合板和酚醛樹脂板等傳統醫用材料,并且碳纖維允許射線以任何角度照射在面板上而不產生折射。除了良好的力學性能,碳纖維材料具有良好的耐腐蝕性能,就算有酒精,藥物,血漬殘留也不會對面板造成影響,而且清理更方便,長期下來不會對面板造成腐蝕的現象,重量很輕,移動起來很方便,方便醫務人員更好的調節合適的角度,碳纖維材料力學性能,化學穩定性,與人體的生物相容性,使之在醫療器械和生物材料方面受到廣泛的重視。

  醫療床板是碳纖維復合材料應用醫療領域的主要形式之一,優于病人的診治量大,對于面板的抗疲勞性能要求較高,碳纖維復合材料中存在著多數的纖維/樹脂界面,這些界面能夠阻止裂紋的進一步擴展,并且,在使用過程中,過載造成少數纖維斷裂,其載荷會迅速分布到未破壞的纖維上,不會在短時間內使構件喪失承載性能,提高了安全性。

      碳纖維增強高分子復合材料以其優異的力學性能和生物相容性正得到研究者的普遍關注。有科研工作者利用碳纖維環氧樹脂復合材料與鈦合金和不銹鋼的骨折內固定板進行了對比分析,發現碳纖維環氧樹脂復合材料具有高耐疲勞性、低模量和良好的生物相容性。通過體內臨床試驗,對 133 例前臂骨折患者應用鈦合金和不銹鋼板進行固定,其中骨連接錯位 3%; 骨不連 5%; 松動 6%; 感染 5%;板斷裂 3%。而在 40 例前臂骨折患者中應用碳纖維環氧樹脂固定,原來所有骨折處均呈現良好的骨連接,在 6 個月內 67% 呈現骨重建,無一板斷裂。

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