表2、常见材料性能
碳纤维除了上述优越的力学性能,还有其他的一些特殊性能,如具有良好的X光透光性,有良好的生物相容性,耐高低温性能优越,具有良好的耐腐蚀性能,也具有一定的导电性和导热性。
正是因为上述的种种特点,碳纤维及其复合材料在医疗器械领域有着越来越广泛的应用。
一、在X光检测设备中的应用
X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获得超凡稳定的影像性能。可应用医疗、工业无损检测。碳纤维是一种能够传导微电流,对射线吸收少,透过度高,可以降低电压减少射线的辐射能量,而获得清晰的造影,并且由于电压的降低,节约了能源,由于减少了射线辐射的能量,减少了对病人有害的副作用。因此碳纤维复合材料的片板已经大规模的代替X光检测设备中传统的铝板。
Blatchford’s The Intelligent Prosthesis Plus. Automatically adjusts the swing of the knee to match the individual amputee’s walking speeds. Source: Courtesy of Chas A Blatchford & Sons Ltd.,Basingstoke, UK.
使用碳纤维复合材料设计制作假肢,强度高、重量轻,使假肢功能更完善。同时,它的脚部还能根据场合需要变换外观,如宴会的高跟鞋、日常生活的休闲鞋、运动中的瑜伽鞋等等。碳纤维复合材料在假肢中应用如下:
1、接受腔作用
承担人体重量、控制假肢,悬吊假肢,它使残肢在腔内舒适自如, 而且碳纤维框架也达到支撑体重和力的传递要求
2、碳纤维膝关节
碳纤维膝关节其比强度是目前所用材料中最优的,因此,目前世界上流行的20多种膝关节的外框均采用碳纤维复合材料制作。由于在膝关节中引入了碳纤维复合材料,减掉了很多重量,从而使人工膝关节得以实现多种效能
3、碳纤维踝关节
踝关节与假脚的动作,对膝关节的支撑稳定性有重要的影响。(柔性脚中采用碳纤维复合材料做踝关节,可以弹跳。碳纤维固定软跟足踝、碳纤维万向足踝等人工踝关节。)
4、连接管
足踝与小腿假肢连接管也可采用碳纤维复合材料制作,从而使踝关节轻巧美观。
5、碳纤维假脚
假脚的主要功能是支撑体质量,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,放/储能比一般在50%以上,高于传统假脚。在储能脚中,采用高弹性、高强度的碳纤维复合材料的假脚最高,可达95%以上,同时由于其质量轻,患者行走时较为省力而广受欢迎。
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