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碳纖維材料在醫療領域應用日益劇增

發布時間: 2023年04月12日

隨著時代的提高，醫療領域對大型高性能診斷治療設備的需求量日益劇增，分外是放射設備，正朝著放射劑量小以及成像分析數字化方向發展。這對削減患者輻射的危害以及勘測病情都有緊張意義。為此科學研究者們進行了無數次探索，最后發現碳纖維復合材料正是制造放射醫療設備的優質材料。

   碳纖維除了有著高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐委靡、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹系數小等一系列優秀性能，還有X射線透過率好等特點，是醫療床板的理想材料。碳纖維復合材料由碳纖維和樹脂組成，前者為加強材料，重要起承載作用，后者為基體材料，用來支持碳纖維并將外載荷傳遞給它。通常，高標準的醫用設備特別很是看重所用原材料的質量、衛生性、可靠性和精度。由碳纖維材料制成的醫療器材具有比重輕、穩固性高、強度大及抗斷裂的特征。采用碳纖維復合材料制造的透視技術領域的部件具有較低的X射線吸取水平，能夠珍愛患者少受X射線的危險。碳纖維材料還可用于X射線臺面、臂架和頭部固定器等由特別承載泡沫制成的夾層結構組件中，使用此類組件的患者支撐器可以承受高達1200kg的負荷，而通俗的支撐器則只能承受400kg的負荷。
   碳纖維復合材料的上風
   1、各向異性及可設計性
   醫療設備上某些部件，必要在某一方向承載后撓度很小，具有很高的剛性；碳纖維加強樹脂基復合材料可有明顯的各向異性，即沿纖維軸向和垂直于纖維軸向有明顯的性能差異，材料的各向異性給設計帶來較大的自由度。
材料的鋪層取向可在較寬的范圍內調整，因為鋪層的各向異性特性，可通過改變鋪層的取向與鋪疊順序來改變復合材料的彈性和強度特征，以獲得既知足使用要求又具有最佳性能質量比的復合材料結構。
   2、優秀的X射線透過性能
   X射線穿透物質后的強度衰減或被吸取的程度與物質的組成、原子序數、密度和厚度有關。對于碳纖維復合材料，樹脂的元素組成為C、H、O，碳纖維的元素組成為C，X射線質量吸取系數都特別很是小，遠低于一樣平常材料。碳纖維環氧樹脂復合材料的鋁當量為0.11，碳纖維復合材料泡沫夾層結構的鋁當量為0.52，X射線透過性能均大大優于鋁板、膠合板和酚醛樹脂板等傳統醫用材料。碳纖維復合材料X射線透過率高，許可射線以任何角度照射在床板上而不產生折射，小劑量的射線即可獲得清晰地造影，削減了對病人的危險，無毒無味，輕質高強，剛度高，且化學穩固性強，與人體的生物相容性，損耗低。
   3、優秀的抗委靡特征
   因為病人診治量大，對于床面板的委靡性能要求較高。在碳纖維加強樹脂基復合材料中存在著難以數計的纖維／樹脂界面，這些界面能阻止裂紋進一步擴展，從而推遲委靡破壞的發生。使用過程中，復合材料構件即使過載造成少量纖維斷裂，其載荷也會敏捷重新分布到未破壞的纖維上，從而在短時內不會使整個構件喪失承載能力，表現出結構具有優秀的破損安全性。

綜上所述，碳纖維復合材料用于放射醫療設備有很大的上風。一些發達國家早已大力推廣碳纖維醫療配件，國內也已經開始使用，隨著材料成本的降低，信賴它的大量使用將成為必然趨勢。

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