ما هي مميزات استخدام مواد ألياف الكربون في الأجهزة الطبية؟

2025-09-18 13:59:04

يتم استخدام مركبات ألياف الكربون، مع مزاياها المتمثلة في الوزن الخفيف والقوة العالية والصلابة العالية للانحناء، على نطاق واسع في مختلف المجالات. بدأ الاستخدام الأولي لألياف الكربون في الأجهزة الطبية في ستينيات القرن الماضي، عندما كشفت الأبحاث التي أجريت على المواد المضادة للتخثر للأوعية الدموية الاصطناعية عن الخصائص الرائعة المضادة للتخثر لمواد الكربون. بعد أن كان بوكروس رائدًا في استخدام المواد الكربونية كأجهزة طبية حيوية في السبعينيات، حظيت مركبات ألياف الكربون باهتمام واسع النطاق في المجال الطبي. دعونا نناقش مزايا استخدام مركبات ألياف الكربون في الأجهزة الطبية.

1. خصائص ميكانيكية ممتازة لألياف الكربون

توفر مركبات ألياف الكربون مزايا قوة الضغط العالية والوزن المنخفض، مع قوة ومعامل محددين مرتفعين. وفي الأجهزة الطبية، يمكن استخدامها للمكونات التي تتطلب صلابة عالية ووزنًا منخفضًا. ومن الأمثلة على ذلك النقالات والكراسي المتحركة المصنوعة من ألياف الكربون، وهي خفيفة الوزن وعالية القوة للضغط، مما يسهل على المستخدمين حملها واستخدامها.

2. تباين ألياف الكربون وقابلية التصميم

تتطلب بعض المكونات في الأجهزة الطبية الحد الأدنى من الانحراف عند تحميلها في اتجاهات معينة، مما يؤدي إلى صلابة عالية. يمكن أن تظهر مركبات راتنجات الإيبوكسي المقواة بألياف الكربون تباينًا كبيرًا، مما يعني اختلافًا كبيرًا في القوة على طول محور الألياف والعمودي عليه. يوفر تباين المواد هذا مرونة كبيرة في التصميم.

3. نفاذية الأشعة السينية من ألياف الكربون

يرتبط معامل قوة التوهين، أو درجة الامتصاص، للأشعة السينية بعد مرورها عبر المادة بتركيبة المادة، وعددها الذري، وكثافتها، وسمكها. إن مكافئ الألومنيوم لمركبات ألياف الكربون هو 0.11، ومعادل هياكل الطبقات البينية الرغوية المركبة من ألياف الكربون هو 0.52. 

إن نفاذية الأشعة السينية الخاصة بها تتفوق بشكل كبير على المواد الطبية التقليدية مثل الألومنيوم، والخشب الرقائقي، والراتنج الفينولي. بالمقارنة مع مركبات ألياف الكربون، يحتوي راتنج الإيبوكسي على تركيبة عنصرية من C وH وO، في حين أن ألياف الكربون لها تركيبة عنصرية من C. ويكون امتصاص كتلة الأشعة السينية الخاصة بها أقل بكثير من امتصاص المواد النموذجية. علاوة على ذلك، تسمح مركبات ألياف الكربون للإشعاع بضرب لوح السرير من أي اتجاه دون التسبب في انعكاسات. إن استخدام ألواح الأسرة الطبية المصنوعة من ألياف الكربون في تشخيص الأشعة المقطعية لا يقلل من استهلاك الأشعة السينية فحسب، بل يجعل نتائج التشخيص أكثر وضوحًا ودقة.