可用於人體的碳纖維複合材料究竟有多強?

碳纖維複合材料又稱為碳纖維增強塑膠,具有優異的機械效能和耐腐蝕效能,已經廣泛應用於工業生產、體育戶外、醫療器械等領域,其與人體相容性良好,可以作為人工骨、關節、牙科根管樁等植入人體。碳纖維複合材料在民用領域應用時是安全可靠的。

可用於人體的碳纖維複合材料究竟有多強?

碳纖維VS碳纖維複合材料

現實生活中,很多人容易混淆碳纖維和碳纖維複合材料的概念。

在航空航天以及民用領域都不會直接使用碳纖維,而是使用碳纖維複合材料。碳纖維複合材料由碳纖維與樹脂基體複合而成,又稱為碳纖維增強塑膠。所以除製造環節外,人們根本接觸不到碳纖維,所觸碰的都是樹脂基體,與常用的塑膠製品沒有差別。

碳纖維複合材料被廣泛應用

碳纖維複合材料在民用領域已經得到了大量的應用,國外市場的普及程度遠超國內。

1

工業生產

工業生產中的各種耐腐蝕管道容器,飛機、船舶和車輛的結構件等大量使用碳纖維複合材料。

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2

體育戶外

戶外體育用品中的羽毛球拍、網球拍、釣魚竿、腳踏車、帳篷等也大量使用碳纖維複合材料。

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3

醫療器械

在醫療器械領域,利用其X射線全透射性,其被用於製造X光檢查儀用移動平臺;利用CFRP優異的機械效能,其被用於製造骨科用和器官移植用等醫療器械,以及製造假肢、矯形器等康復產品

可用於人體的碳纖維複合材料究竟有多強?

碳纖維複合材料被大量應用於人體

目前有公司研究出使用碳纖維複合材料製作人工骨和關節,這種人工骨的抗彎曲強度較其他生物材料製成的人工骨,更接近於真實的人骨,這對矯形醫學意義重大。用它製成的人工關節在活動連線處的耐磨性也比超高相對分子質量聚乙烯及金屬製品要高。

可用於人體的碳纖維複合材料究竟有多強?

法國RTD公司,使用碳纖維複合材料製作根管樁用於牙科患牙根管治療,產品於1989年生產上市,取名Composipost。

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4

生物相容性更好

目前碳纖維複合材料已廣泛應用於骨內固定板、骨填料、髖關節柄、人工種植齒根、顱骨補修材料以及人工心臟材料等。人體骨骼的彎曲強度在100Mpa左右,彎曲模量在7~20Gpa,拉伸強度約150Mpa,抗拉模量約在20Gpa。而碳纖維複合材料的彎曲強度為89Mpa左右,彎曲模量為27Gpa,拉伸強度約43Mpa、抗拉模量約24Gpa,相較而言已接近或超越人體骨骼的強度

5

碳纖維假肢

現代假肢功能更完善、質量更輕,尤其是碳纖維複合材料,它除了上述優點之外,在破損安全性方面也表現出色。

可用於人體的碳纖維複合材料究竟有多強?

碳纖維複合材料效能優異,已經廣泛應用於民用日常生活中,也經過了幾十年的應用驗證,其對環境和人體健康是安全可靠的。隨著醫療技術的不斷進步,醫療裝置也在不斷創新發展,因此碳纖維在醫療器械方面的投入應用代表著新的趨勢和方向。