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医疗中的碳纤维尼龙材料应用!

发表时间:2019-02-13 16:57:22

      前面盈普小编分别介绍了军事、汽车2大类碳纤尼龙材料的应用,今天我们再讲讲医疗方面的应用。

据最新的一项市场研究报告称,全球医疗复合材料市场,预计未来几年复合增长率将达到6.91%。

作为医用碳材料的研究,是本世纪60年代开始的,当时在人造血管的抗血凝材料研究中发现了碳材料具有优良的抗血凝性能。1980年以后,Bokros提出碳材料作为生物医学器件的开拓性工作以后,引起了广泛的关注。研究表明,碳材料具有良好的生物相容性,对生体组织刺激性小,无毒,不致癌,比重小,弹性模量与人骨相近等优点,有成为第四代植入材料潜在优势。其中有些尼龙碳纤材料也用于医疗器械中。

主要优势有:

1、各向异性和可设计性

尼龙碳纤材料等碳纤维复合材料是各向异性材料,沿纤维方向和垂直于纤维方向的性能不同,给设计带来很大的自由度,通过改变铺层方式(例如铺层角度、铺层顺序)来改变产品的弹性和强度等特性,满足具体使用要求。而医疗设备部件,往往作用于不同的人体部位,不同部件具体性能要求不—样。

例如:碳纤维尼龙复合材料具有较高的耐疲劳性、柔韧性和良好的生物相容性,比其它材料更适用于残疾患者的假肢制造。它制作假肢,强度高、重量轻,功能更趋完善。用于接受腔的碳纤维复合材料能很好地承担起人体的重量,并能有效控制假肢,使残肢在腔内更加舒适自如。它不仅强度有保证,而且因为减掉了很多重量,从而使人工膝关节得以实现多种效能。假脚的主要功能是支撑肢体,在运动中产生推力,同时可代偿小腿三头肌和屈肌的作用。储能脚由于特殊的设计和材料在储能效果上远高于传统假脚,采用高弹性、高强度的碳纤维复合材料的储能脚因其质量轻,使患者行走时较为省力而广受欢迎。除此之外,踝关节以及足踝与小腿假肢之间的连接管也可以用碳纤维复合材料制作,同样能达到轻巧坚固的效果。同样也能用作康复矫形器。

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图为:碳钎维复合材料制造的刀锋运动假肢部件

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矫形器/鞋垫等也能使用3D打印技术碳钎维制造

2、X射线透过率高

X射线的透过率和所穿透物质的元素组成、原子序数、密度、厚度有关,组成碳纤维复合材料的主要元素为C、H、O,原子序数小,X射线质量吸收系数远低于—般材料。1mm厚的铝板和碳纤维复合材料板,它们的X射线透过率分别为78%和96%,铝板散射和吸收消耗为22%,碳纤维板只有4%。

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比如:碳纤维尼龙增强DR平板探测器,DR平板探测器是一款多功能的高分辨率X射线平板成像器件,多采用非晶硅薄膜晶体管、光敏二极管阵列及高敏感度碘化铯直接生长闪烁体等先进技术,以获得超凡稳定的影像性能。碳纤维增强尼龙材料的X射线透过性好,能帮助X射线准确无误地穿透人体,经过多次转换,在屏幕上呈现出一个高清晰的图案。碳纤维复合材料板的X射线透视仅为小于1.0mmAL的铝当量,而且板面平整光滑、质轻抗压,以明显的优势取代铝合金板,成为新一代数字X射线成像技术的新选择。

3、良好的抗疲劳性

尼龙碳纤材料等碳纤维复合材料中包含无数纤维/树脂界面,当受到过大的外力产生裂纹,这些界面能有效阻止裂纹的进—步扩大,推迟疲劳破坏的产生。医疗器械每天都在重复使用,碳纤维复合材料良好的抗疲劳性能保证仪器的使用寿命。

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图为:碳钎维复合材料制造的康复助行器

总结:国内外大型医院很多都已经引进了碳纤维医疗器械,它在市场上的使用量日益增多。未来SLS技术制造的尼龙碳纤维医疗器械配件,将会受到用户欢迎。

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