Ogljikova vlakna, ki se uporabljajo na medicinskem področju
Ogljikova vlakna (CF) so nova vrsta vlaknastega materiala z visoko trdnostjo in visokim modulom, ki vsebuje več kot 90 odstotkov ogljika. Mikrostruktura ogljikovih vlaken je podobna umetnemu grafitu, ki ima neurejeno strukturo grafita in kaže visoko trdnost vzdolž osi vlaken. Z izboljšanjem proizvodne tehnologije ogljikovih vlaken in poglabljanjem raziskav uporabe so ljudje našli številne prednosti ogljikovih vlaken in kompozitnih materialov.
Vrhunska zmogljivost ogljikovih vlaken je privedla do njihove vse bolj razširjene uporabe.
Poleg zgoraj omenjenih vrhunskih mehanskih lastnosti imajo ogljikova vlakna tudi nekatere druge posebne lastnosti, kot so dobra prepustnost rentgenskih žarkov, dobra biokompatibilnost, vrhunska odpornost na visoke in nizke temperature, dobra odpornost proti koroziji ter določena prevodnost in toplotna prevodnost. Prav zaradi navedenih lastnosti imajo ogljikova vlakna in njihovi kompozitni materiali pomemben vpliv na področju medicinskih pripomočkov.
1, rentgenska slika s ploščatim zaslonom
Uporaba rentgenskega ploskega detektorja v opremi za odkrivanje rentgenskih žarkov je večnamenska rentgenska ploska slikovna naprava z visoko ločljivostjo, ki uporablja napredne tehnologije, kot so tankoslojni tranzistorji iz amorfnega silicija, fotodiodni nizi in visoko občutljiva direktna rast s cezijevim jodidom scintilatorji za doseganje izjemno stabilnega delovanja slikanja. Uporablja se lahko za medicinsko in industrijsko nedestruktivno testiranje. Ogljikova vlakna so vrsta materiala, ki lahko prevaja mikro tokove, absorbira manj sevanja in ima visoko prepustnost. Lahko zmanjša napetost in energijo sevanja sevanja, kar ima za posledico jasno sliko. Zaradi znižanja napetosti prihrani energijo in zmanjša škodljive stranske učinke na paciente. Zato so kompozitne plošče iz ogljikovih vlaken v velikem obsegu nadomestile tradicionalne aluminijaste plošče v opremi za odkrivanje rentgenskih žarkov.
2, komponenta superprevodnega magneta
Slikanje z magnetno resonanco (MRI) je postalo običajna metoda slikovnih preiskav. Magnetna resonanca je nova tehnika slikanja. Instrument jedrske magnetne resonance je sestavljen predvsem iz magnetnih zagozd, radiofrekvenčnih oddajnikov, detektorjev, ojačevalnikov in snemalnikov. Za ustvarjanje magnetnih polj se uporabljajo predvsem magneti, vključno s trajnimi magneti, elektromagneti, superprevodnimi magneti itd. Da bi dosegli večje magnetno polje, je treba uporabiti superprevodne magnete. Superprevodnost je mogoče doseči le pri izjemno nizkih temperaturah, trenutno v tekočem heliju (helij-268.785C.), okoliške mehanske komponente pa zahtevajo uporabo posebnih materialov. Tudi pri ekstremno nizkih temperaturah ogljikova vlakna še vedno dobro delujejo pri nizkih temperaturah. Zato znani proizvajalci jedrske magnetne resonance trenutno uporabljajo kompozitne materiale iz ogljikovih vlaken za pripravo mehanskih komponent v nizkotemperaturnem območju jedrske magnetne resonance.
3, Medicinska posteljna plošča
Poleg dobrih mehanskih lastnosti imajo materiali iz ogljikovih vlaken dobro odpornost proti koroziji. Tudi če so madeži alkohola, mamil in krvi, plošča ne bo prizadeta in čiščenje je bolj priročno. Na dolgi rok plošča ne bo zarjavela. Utež je zelo lahka in jo je enostavno premikati. Za medicinsko osebje je priročno, da bolje prilagodi ustrezen kot. Mehanske lastnosti ogljikovih vlaken, tj. kemična stabilnost in biokompatibilnost s človeškim telesom, so dragocene v medicinskih pripomočkih. Napredek na področju medicine je privedel do široke uporabe rentgenskih aparatov in računalniških tomografov pri diagnostiki in zdravljenju. Večina trenutnih medicinskih postelj je izdelanih iz lesa in plastike, ki so težke in slabo prosojne.
Posteljna plošča iz kompozitnega materiala iz ogljikovih vlaken omogoča, da sevanje obsije posteljno ploščo pod poljubnim kotom nagiba brez bistvenega odstopanja v lomu in projekciji sevanja. Prav tako uporablja manj materialov za doseganje načrtovane strukturne trdnosti, togosti, zmanjšanja teže in visoke natezne trdnosti.
4, Uporaba v protetiki
Uporaba kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken v protetiki, kot so:
1. Učinek akceptorske votline
Če želite nositi težo človeškega telesa, nadzorovati protetično okončino in obesiti protetično okončino, poskrbi, da je preostali ud udoben in prost v votlini, okvir iz ogljikovih vlaken pa izpolnjuje tudi zahteve glede podpore teže in prenosa sile
2. Kolenski sklep iz ogljikovih vlaken
Specifična trdnost kolenskih sklepov iz ogljikovih vlaken je trenutno najboljša med uporabljenimi materiali, zato so zunanji okvirji več kot 20 priljubljenih kolenskih sklepov na svetu izdelani iz kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken. Zaradi uvedbe kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken v kolenskem sklepu se je znatno zmanjšala teža, kar omogoča umetnemu kolenskemu sklepu večkratno učinkovitost
3. Gleženjski sklep iz ogljikovih vlaken
Gibi gležnjev in protetičnega stopala pomembno vplivajo na stabilnost opore kolenskega sklepa. (Kompozitni material iz ogljikovih vlaken je uporabljen v gibljivem stopalu za izdelavo gležnjev, ki se lahko odbijajo. Ogljikova vlakna se uporabljajo za pritrditev umetnih gležnjev, kot so mehki petni gležnji in univerzalni gležnji iz ogljikovih vlaken.)
4. Povezovalna cev
Povezovalna cev med protezo gležnja in spodnjega dela noge je lahko izdelana tudi iz kompozitnega materiala iz ogljikovih vlaken, s čimer je skočni sklep
Lahek in estetsko prijeten.
5. Umetna stopala iz karbonskih vlaken
Glavna naloga umetnega stopala je podpora telesni masi, ustvarjanje potiska pri gibanju in hkrati kompenzacija vloge mišic tricepsa in upogibalk.
