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碳纤维在放射医疗设备中的性能特点

  • 作者 : 苏州挪恩
  • 发布时间:2019-05-12 19:42:57
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         飞速发展的计算机等高新技术使高档医疗设备上了一个台阶,尤其是放射诊断及治疗设备,正朝着放射剂量尽可能小及成像分析数字化的方向发展。这些医疗设备,在X射线放射通路上,要求相关配件对X射线透过性能好,使其在满足使用的前提下放射剂量尽可能小,以尽量减少患者及医护人员受辐射的危害,以上要求对使用传统材料的相关部件是很难满足的。并且,在满足x射线透过性能的前提下,对某些部件的强度和刚度也有较高的要求,因为这些性能直接影响到成像质量及患者的舒适度,所以,原来应用于航空,航天的碳纤维复合材料随着其成本的降低,越来越多的应用到放射医疗设备领域。
 

 

(图示:碳纤维医疗器械架)
 

        虽然国内外放射医疗设备使用碳纤维复合材料已有数年时间,但对其医用功能的研究和报导很少。近年来,挪恩复材已为国内外多家医疗设备厂商生产碳纤维复合材料医用配件,例如为某大型医疗器械厂商生产的DR探测器碳纤维板和CT医疗床板等。与此同时也发现,一些设备厂商对碳纤维复合材料基本特性了解得不够多,所以在设计与生产碳纤维复合材料医疗配件有时会出现一些问题。就此,挪恩为大家汇总了碳纤维复合材料在放射医疗设备中的性能特点,便于大家对碳纤维医疗器械的全面了解。 
 

        1、优异的力学性能

        材料的强度,模量与密度之比——比强度和比模量是表征材料承载能力的指标。碳纤维复和材料具有强度高、重量轻的特点,具有高比强度和比模量,在医疗设备中,可用于需刚性好且重量要求轻的配件。
 

        2、抗疲劳性好

        在医疗设备中,尤其是x射线机,CT机等大型设备,均有承载病人及透过射线的床面板,由于病人诊治量大,对于床面板的疲劳性能要求较高。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。使用过程中,碳纤维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,显示出结构具有良好的破损安全性。 
 

         3、可设计性强

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

        4、成型工艺好

        医疗设备用碳纤维复合材料基本为碳纤维增强环氧树脂基复合材料,是将由未固化的树脂和增强纤维构成的预浸料按设计要求铺制成层合预浸件,在一定的温度,压力作用下,经过固化反应而制成。温度的作用使树脂基体的固体交联反应得以发生,压力的作用使预浸料内的多余树脂被排出,层合结构得以巩固。其成形工艺的最大特点是容易成形任意型面的零件,使制件一次成型,缩短生产周期。一般医疗设备用碳纤维复合材料成型工艺为真空袋,热压罐及模压成型。
 

        5、X射线透过性高

        在X射线透过性方面,挪恩团队进行了测试,试验样品采用碳纤维复合材料泡沫夹层板、碳纤维环氧树脂板、胶合板和铝合金板。根据所得数据显示,碳纤维环氧树脂板的铝当量仅为铝合金板的11%,碳纤维复合材料泡沫夹层结构的铝当量也处于很低的水平,试验证明以上两种碳纤维复合材料的X射线透过性能均大大优于铝板和胶合板的传统医用材料。 
 

        挪恩复材利用专业的复合材料CAE分析技术,为客户评估出碳纤维最有效使用的最佳结构方案,并可以根据客户的需求对产品进行技术优化,以自身强大的研发能力作为依托,为客户提供产品质量的最佳保障。

【本文完

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先进热塑性复合材料与快速成型工艺一直是挪恩复材研发团队研究的重点领域,公司长期与国际知名企业保持密切交流、研究等合作,共同开发以碳纤维为主的先进纤维增强复合材料与成型工艺,致力于推进碳纤维等先进复合材料低成本与产业化应用,提供军工、医疗、航空等领域的轻量化、耐高温、耐腐蚀、耐压等特殊功能的结构件制造服务。同时,我们也热忱欢迎下游应用厂商与我们开展深度研讨,构建深度合作模式,共同开发与推进行业的新应用。

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