Włókno węglowe używane w medycynie
Włókno węglowe (CF) to nowy rodzaj materiału włóknistego o wysokiej wytrzymałości i wysokim module, który zawiera ponad 90 procent węgla. Mikrostruktura włókien węglowych jest podobna do sztucznego grafitu, który jest nieuporządkowaną strukturą grafitu i wykazuje dużą wytrzymałość wzdłuż osi włókna. Wraz z ulepszeniem technologii produkcji włókna węglowego i pogłębieniem badań aplikacyjnych ludzie odkryli wiele zalet włókna węglowego i materiałów kompozytowych.
Doskonała wydajność włókna węglowego doprowadziła do jego coraz szerszego zastosowania.
Oprócz doskonałych właściwości mechanicznych wymienionych powyżej, włókno węglowe ma również inne specjalne właściwości, takie jak dobra przepuszczalność promieniowania rentgenowskiego, dobra biokompatybilność, doskonała odporność na wysokie i niskie temperatury, dobra odporność na korozję, a także pewna przewodność i przewodność cieplna. Właśnie ze względu na powyższe cechy włókno węglowe i jego materiały kompozytowe mają znaczący wpływ na dziedzinę wyrobów medycznych.
1, płaskie urządzenie do obrazowania rentgenowskiego
Zastosowanie płaskiego detektora rentgenowskiego w sprzęcie do wykrywania promieniowania rentgenowskiego to wielofunkcyjne urządzenie do obrazowania rentgenowskiego o wysokiej rozdzielczości, które wykorzystuje zaawansowane technologie, takie jak tranzystory cienkowarstwowe z amorficznego krzemu, macierze fotodiod i bezpośredni wzrost jodku cezu o wysokiej czułości scyntylatory, aby osiągnąć wyjątkowo stabilne parametry obrazowania. Może być stosowany do medycznych i przemysłowych badań nieniszczących. Włókno węglowe to rodzaj materiału, który może przewodzić mikroprądy, pochłaniać mniej promieniowania i ma wysoką przepuszczalność. Może zmniejszyć napięcie i energię promieniowania promieniowania, co skutkuje wyraźnym obrazowaniem. Dzięki obniżeniu napięcia oszczędza energię i ogranicza szkodliwe skutki uboczne dla pacjentów. Dlatego arkusze kompozytowe z włókna węglowego zastąpiły na dużą skalę tradycyjne arkusze aluminiowe w urządzeniach do wykrywania promieniowania rentgenowskiego.
2, element magnesu nadprzewodzącego
Rezonans magnetyczny (MRI) stał się powszechną metodą badań obrazowych. Rezonans magnetyczny to nowa technika badania obrazowego. Instrument jądrowego rezonansu magnetycznego składa się głównie z klinów magnetycznych, nadajników częstotliwości radiowych, detektorów, wzmacniaczy i rejestratorów. Magnesy służą do generowania pól magnetycznych, w tym głównie magnesów trwałych, elektromagnesów, magnesów nadprzewodzących itp. W celu uzyskania większego pola magnetycznego należy zastosować magnes nadprzewodzący. Nadprzewodnictwo można osiągnąć tylko w ekstremalnie niskich temperaturach, obecnie w ciekłym helu (hel-268.785C.), a otaczające elementy mechaniczne wymagają użycia specjalnych materiałów. Nawet w ekstremalnie niskich temperaturach włókno węglowe nadal zachowuje dobrą wydajność w niskich temperaturach. Dlatego znani producenci jądrowego rezonansu magnetycznego używają obecnie materiałów kompozytowych z włókna węglowego do przygotowania elementów mechanicznych w obszarze niskich temperatur magnetycznego rezonansu jądrowego.
3, deska do łóżka medycznego
Oprócz dobrych właściwości mechanicznych materiały z włókna węglowego mają dobrą odporność na korozję. Nawet jeśli są plamy alkoholu, narkotyków i krwi, panel nie zostanie naruszony, a czyszczenie będzie wygodniejsze. W dłuższej perspektywie panel nie ulegnie korozji. Waga jest bardzo lekka i łatwo się ją przenosi. Dla personelu medycznego wygodniejsze jest lepsze ustawienie odpowiedniego kąta. Właściwości mechaniczne włókna węglowego, tj. stabilność chemiczna i biozgodność z ludzkim organizmem, są cenne w urządzeniach medycznych. Postęp w medycynie doprowadził do szerokiego zastosowania aparatów rentgenowskich i tomografów komputerowych w diagnostyce i leczeniu. Większość obecnych łóżek medycznych jest wykonana z drewna i plastiku, które są ciężkie i mają słabą przezroczystość.
Płyta łóżka wykonana z materiału kompozytowego z włókna węglowego pozwala promieniować na płytę łóżka pod dowolnym kątem nachylenia bez znacznych odchyleń w załamaniu i projekcji promieniowania. Wykorzystuje również mniej materiałów, aby osiągnąć zaprojektowaną wytrzymałość konstrukcyjną, sztywność, redukcję masy i wysoką wytrzymałość na rozciąganie.
4, Zastosowanie w protetyce
Zastosowanie materiałów kompozytowych z włókna węglowego w protetyce, takich jak:
1. Efekt wnęki akceptorowej
Aby wytrzymać ciężar ludzkiego ciała, kontrolować protezę kończyny i zawiesić protezę kończyny, sprawia, że resztkowa kończyna jest wygodna i wolna we wnęce, a rama z włókna węglowego spełnia również wymagania dotyczące ciężaru podtrzymującego i siły przenoszącej
2. Przegub kolanowy z włókna węglowego
Wytrzymałość właściwa przegubów kolanowych z włókna węglowego jest obecnie najlepsza spośród stosowanych materiałów, dlatego zewnętrzne ramy ponad 20 popularnych przegubów kolanowych na świecie wykonane są z materiałów kompozytowych z włókna węglowego. Dzięki wprowadzeniu materiałów kompozytowych z włókna węglowego w stawie kolanowym, znacznie zmniejszono wagę, umożliwiając sztucznemu stawowi kolanowemu osiągnięcie wielu wydajności
3. Staw skokowy z włókna węglowego
Ruchy stawu skokowego i stopy protezowej mają istotny wpływ na stabilność ortezy stawu kolanowego. (Materiał kompozytowy z włókna węglowego jest używany w elastycznej stopie do wykonania stawu skokowego, który może odbijać. Włókno węglowe służy do mocowania sztucznych stawów skokowych, takich jak miękkie kostki pięty i uniwersalne kostki z włókna węglowego.)
4. Rura łącząca
Rurka łącząca między protezami kostki i podudzia może być również wykonana z materiału kompozytowego z włókna węglowego, tworząc w ten sposób staw skokowy
Lekki i estetyczny.
5. Sztuczne stopy z włókna węglowego
Główną funkcją protezy stopy jest podtrzymywanie masy ciała, generowanie ciągu w ruchu, a jednocześnie kompensacja roli mięśnia trójgłowego i zginaczy.
