【科普知识】碳纤维医疗器械有哪些区别于其他材质的优点？

  碳纤维复合材料具有重量轻、高强度、高刚度等特点，被各行业大范围的应用。碳纤维医疗器械的开始应用是在上世纪60年代开始，当时在人造血管的抗血凝材料研究中发现了碳材料具备优秀的抗血凝性能。1970年之后，开拓性地提出将碳材料作为生物医学器件以后，碳纤维复合材料在医学领域引起了广泛的关注。

  目前，高科技纤维中的功能纤维、智能纤维和某些高性能纤维，被大范围的应用于医学的所有的领域。其中医药级的碳纤维及其复合材料、中空纤维分离膜、纳米纤维及其非织造布、碳纳米管等，都是医疗领域的重要品种。

  碳纤维复合材料具有强度高，重量轻的特点，具有高比强度和比模量；在医疗设施中，可用于需刚性好且重量要求轻的配件。比如碳纤维担架、碳纤维轮椅等，质量轻强度高，便于使用者携带和操作。

  医疗设备上某些部件，需要在某一方向承载后挠度很小，具备极高的刚性；碳纤维增强树脂基复合材料可有显著的各向异性，即沿纤维轴向和垂直于纤维轴向有显著的性能差异，材料的各向异性给设计带来较大的自由度。

  X射线穿透物质后的强度衰减或被吸收的程度与物质的组成、原子序数、密度和厚度有关。碳纤维复合材料的铝当量为0.11，碳纤维复合材料泡沫夹层结构的铝当量为0.52，X射线透过性能均大大优于铝板、胶合板和酚醛树脂板等传统医用材料。对于碳纤维复合材料，树脂的元素组成为C、H、O，碳纤维的元素组成为C，X射线质量吸收系数都非常小，远低于一般材料。且碳纤维复合材料允许射线以任何角度照射在床板上而不产生折射。

  应用于CT诊断中，不但可以减少X射线的使用量，还可以使诊断结果更清晰、更准确。

  由于病人诊治量大，对于床面板的疲劳性能要求比较高。在碳纤维增强树脂基复合材料中存在着难以数计的纤维／树脂界面，这些界面能阻止裂纹进一步扩展，从而推迟疲劳破坏的发生。使用的过程中，复合材料构件即使过载造成少量纤维断裂，其载荷也会迅速重新分布到未破坏的纤维上，从而在短时内不会使整个构件丧失承载能力，显示出结构拥有非常良好的破损安全性。

  本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布，仅代表该作者或机构观点，不代表澎湃新闻的观点或立场，澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。