近几年,医疗行业中用于人体植入设备的医用级 PEEK,基于 30% 重量短纤维的碳纤维等级已经过评估并批准用于脊柱应用。与金属相比,短纤维方法具有机械强度限制,使其不适用于髋关节植入物等高承载应用。然而,至少在一种髋关节设计中,这些限制已通过使用 CFR PEEK 复合材料与金属部件结合使用的混合方法得到克服。这样的配方提供了一种弹性定制的植入物,可以减少髓质中的应力集中并减少髋关节假体中的应力性骨折,具有综多优势。
一、优异的机械性能。由于其拉伸强度、刚度和疲劳性能,CF PEEK 复合材料可用作结构植入物中的金属替代品。此外,可以定制强度和刚度以达到或超过金属的强度和刚度。在强度方面,CF PEEK 复合材料再次显示出与金属材料相当的性能,优于使用多种方法生产的常用植入金属,例如钛 6Al-4V、钴铬合金和 316 不锈钢。设计灵活性。CFR PEEK 复合材料的主要优势之一是它为医疗设备制造商提供的设计灵活性。纤维取向、浓度和成分,以及 X 射线造影剂的使用,都可以进行调整,以适应特定医疗器械应用的需要。例如,在需要最大强度或刚度的情况下,纤维可以在平行于主应力的方向上排列,并且可以优化纤维组成和浓度以实现所需的性能。或者,可以选择纤维成分、浓度和方向,以提供更接近人体骨骼的强度或刚度以及各向同性的机械性能。
二、加工方式多种化,适用于零件制造。CF PEEK 复合预浸渍带可以使用主要为航空航天结构和高级汽车部件开发的传统高温聚合物复合加工技术进行加工。工艺可包括高压釜成型、压缩成型、长丝缠绕和拉挤成型,以创建具有特定纤维方向的简单或复杂零件几何形状,以满足所需设计。先决条件是高于基础聚合物熔点(通常为 340°–400°C)的高温加工能力。精加工操作允许修整零件以满足最终的工程公差。已经开发了替代的特殊注塑成型技术和称为复合材料流动成型的工艺。5,6这些流程可以适应自动化生产系统和零件,例如跨层销和螺钉,这些很难用其他生产技术制造。
三、成像容易、具有优异兼容性。与 CF PEEK 复合材料相关的最显着优势之一是成像兼容性。因为它是射线可透的,CF PEEK 可以实现无伪影的术后成像,并能够通过计算机断层扫描和 X 射线成像技术查看组织和骨骼的生长和修复。因为它是非金属的,CF PEEK 复合材料还提供 MRI 兼容性,几乎没有伪影和用于临床研究的清晰图像。