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 碳纖維復(fù)合材料在假肢矯形器中應(yīng)用性研究

重慶假肢矯形器碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。

  碳素纖維（CF)的分類

（一）按碳纖維性能分類

1、高強(qiáng)度CF （HS）2、高模量CF （HM）3、超高強(qiáng)CF （UHS）4、超高模CF （UHM）5、高強(qiáng)－高模CF6、中強(qiáng)－中模CF      

7、通用級CF：拉伸強(qiáng)度<1.4gpa< font="">，拉伸模量<140GPa 8、高性能CF

（二）按碳纖維的功能分類

1、受力結(jié)構(gòu)用CF 2、耐焰用CF 3、導(dǎo)電用CF 4、潤滑用CF 5、耐磨用CF 6、活性CF

三、碳纖維的特性

（一）質(zhì)輕、比強(qiáng)度、比模量高：其突出優(yōu)點是比強(qiáng)度、比模量高。重量約為鋼材的五分之一，其比重為鐵的四分之一,比強(qiáng)度為鐵的10倍,尤其是高彈模量碳纖維,其抗拉強(qiáng)度比鋼材大68倍,彈性模量比鋼材大1.8~2.6倍。

（二）抗疲勞性能好：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體，是斷裂應(yīng)變較大的韌性材料，即使結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了裂紋，基體的塑性形變也能使裂紋銳化，從而減緩其擴(kuò)展。

（三）可設(shè)計性強(qiáng)

（四）破損安全性能好

（五）碳纖維的其他特性還包括高強(qiáng)度的X射線穿透性，較高的抗熱導(dǎo)電性及抗磨蝕性能等。

  碳纖維復(fù)合材料在假肢中應(yīng)用

1、接受腔作用

承擔(dān)人體重量、控制假肢，懸吊假肢，它使殘肢在腔內(nèi)舒適自如, 而且碳纖維框架也達(dá)到支撐體重和力的傳遞要求

2、碳纖維膝關(guān)節(jié)

碳纖維膝關(guān)節(jié)其比強(qiáng)度是目前所用材料中優(yōu)的，因此，目前世界上流行的20多種膝關(guān)節(jié)的外框均采用碳纖維復(fù)合材料制作。由于在膝關(guān)節(jié)中引入了碳纖維復(fù)合材料，減掉了很多重量，從而使人工膝關(guān)節(jié)得以實現(xiàn)多種效能

3、碳纖維踝關(guān)節(jié)

踝關(guān)節(jié)與假腳的動作，對膝關(guān)節(jié)的支撐穩(wěn)定性有重要的影響。（柔性腳中采用碳纖維復(fù)合材料做踝關(guān)節(jié)，可以彈跳。碳纖維固定軟跟足踝、碳纖維萬向足踝等人工踝關(guān)節(jié)。）

4、連接管

足踝與小腿假肢連接管也可采用碳纖維復(fù)合材料制作，從而使踝關(guān)節(jié)輕巧美觀。

5、碳纖維假腳

假腳的主要功能是支撐體質(zhì)量，在運(yùn)動中產(chǎn)生推力，同時可代償小腿三頭肌和屈肌的作用。儲能腳由于特殊的設(shè)計和材料，放/儲能比一般在50%以上，高于傳統(tǒng)假腳。在儲能腳中，采用高彈性、高強(qiáng)度的碳纖維復(fù)合材料的假腳高，可達(dá)95%以上，同時由于其質(zhì)量輕，患者行走時較為省力而廣受歡迎。