ข้อดีของการใช้วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ในอุปกรณ์การแพทย์มีอะไรบ้าง?

2025-09-18 13:59:04

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีข้อดีคือมีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง และมีความแกร่งด้านแรงดัดงอสูง ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ การใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในอุปกรณ์ทางการแพทย์เริ่มแรกเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1960 เมื่อการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุป้องกันการแข็งตัวของหลอดเลือดสำหรับหลอดเลือดเทียมเผยให้เห็นถึงคุณสมบัติป้องกันการแข็งตัวของวัสดุคาร์บอนที่น่าทึ่ง หลังจากที่ Bokros บุกเบิกการใช้วัสดุคาร์บอนเป็นอุปกรณ์ชีวการแพทย์ในทศวรรษ 1970 คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ก็ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในสาขาการแพทย์ เรามาหารือเกี่ยวกับข้อดีของการใช้คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ในอุปกรณ์ทางการแพทย์กัน

1. คุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมของคาร์บอนไฟเบอร์

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อดีคือกำลังรับแรงอัดสูงและน้ำหนักเบา พร้อมความแข็งแรงจำเพาะและโมดูลัสสูง ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ สามารถใช้สำหรับส่วนประกอบที่ต้องการความแข็งแกร่งสูงและน้ำหนักเบา ตัวอย่าง ได้แก่ เปลและรถเข็นวีลแชร์คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งมีน้ำหนักเบาและมีกำลังรับแรงอัดสูง ทำให้ผู้ใช้สามารถพกพาและใช้งานได้ง่าย

2. Anisotropy คาร์บอนไฟเบอร์และความสามารถในการออกแบบ

ส่วนประกอบบางอย่างในอุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องมีการโก่งตัวน้อยที่สุดเมื่อโหลดไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ส่งผลให้มีความแข็งแกร่งสูง คอมโพสิตอีพอกซีเรซินที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์สามารถแสดงแอนไอโซโทรปีอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งหมายถึงความแข็งแกร่งที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามแนวแกนของเส้นใยและตั้งฉากกับมัน แอนไอโซโทรปีของวัสดุนี้ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบอย่างมาก

3. การส่งผ่านรังสีเอกซ์คาร์บอนไฟเบอร์

ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนกำลังหรือระดับการดูดกลืนแสงของรังสีเอกซ์หลังจากผ่านวัสดุมีความสัมพันธ์กับองค์ประกอบของวัสดุ เลขอะตอม ความหนาแน่น และความหนาของวัสดุ อลูมิเนียมเทียบเท่ากับคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์คือ 0.11 และโครงสร้างระหว่างชั้นโฟมคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์คือ 0.52 

การส่องผ่านรังสีเอกซ์นั้นเหนือกว่าวัสดุทางการแพทย์แบบดั้งเดิม เช่น อลูมิเนียม ไม้อัด และฟีนอลิกเรซินอย่างมาก เมื่อเปรียบเทียบกับคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ อีพอกซีเรซินมีองค์ประกอบเป็น C, H และ O ในขณะที่คาร์บอนไฟเบอร์มีองค์ประกอบเป็น C การดูดกลืนมวลรังสีเอกซ์ของพวกมันต่ำกว่าวัสดุทั่วไปอย่างมาก นอกจากนี้ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ยังช่วยให้รังสีกระทบพื้นโต๊ะจากทุกทิศทางโดยไม่ทำให้เกิดการสะท้อนกลับ การใช้แผ่นเตียงทางการแพทย์คาร์บอนไฟเบอร์ในการวินิจฉัย CT ไม่เพียงแต่ช่วยลดการใช้รังสีเอกซ์เท่านั้น แต่ยังทำให้ผลการวินิจฉัยชัดเจนและแม่นยำยิ่งขึ้นอีกด้วย