Tıbbi cihazlarda karbon fiber malzeme kullanmanın avantajları nelerdir?

2025-09-18 13:59:04

Karbon fiber kompozitler hafiflik, yüksek mukavemet ve yüksek eğilme sertliği avantajlarıyla çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberin tıbbi cihazlarda ilk kullanımı, yapay kan damarları için pıhtılaşmayı önleyici malzemeler üzerine yapılan araştırmaların, karbon malzemelerin olağanüstü pıhtılaşmayı önleyici özelliklerini ortaya çıkarmasıyla 1960'larda başladı. Bokros'un 1970'lerde karbon malzemelerin biyomedikal cihaz olarak kullanılmasına öncülük etmesinden sonra, karbon fiber kompozitler tıp alanında büyük ilgi gördü. Tıbbi cihazlarda karbon fiber kompozitlerin kullanılmasının avantajlarını tartışalım.

1. Karbon Fiberin Mükemmel Mekanik Özellikleri

Karbon fiber kompozitler, yüksek özgül dayanım ve modülün yanı sıra yüksek basınç dayanımı ve düşük ağırlık gibi avantajlar sunar. Tıbbi cihazlarda yüksek sertlik ve düşük ağırlık gerektiren bileşenler için kullanılabilirler. Örnekler arasında, hafif ve basınç dayanımı yüksek olan ve kullanıcıların taşımasını ve kullanmasını kolaylaştıran karbon fiber sedyeler ve tekerlekli sandalyeler yer alıyor.

2. Karbon Fiber Anizotropisi ve Tasarlanabilirlik

Tıbbi cihazlardaki bazı bileşenler, belirli yönlerde yüklendiğinde minimum düzeyde sapma gerektirir ve bu da yüksek sertlik sağlar. Karbon fiberle güçlendirilmiş epoksi reçine kompozitleri önemli anizotropi sergileyebilir, bu da fiber ekseni boyunca ve ona dik olarak mukavemette önemli bir fark anlamına gelir. Bu malzeme anizotropisi önemli tasarım esnekliği sağlar.

3. Karbon Fiber X-ışını Geçirgenliği

X ışınlarının bir malzemeden geçtikten sonra mukavemet zayıflama katsayısı veya absorpsiyon derecesi, malzemenin bileşimi, atom numarası, yoğunluğu ve kalınlığı ile ilgilidir. Karbon fiber kompozitlerin alüminyum eşdeğeri 0,11, karbon fiber kompozit köpük ara katman yapılarının ise 0,52'dir. 

X-ışını geçirgenlikleri alüminyum, kontrplak ve fenolik reçine gibi geleneksel tıbbi malzemelerden önemli ölçüde üstündür. Karbon fiber kompozitlerle karşılaştırıldığında, epoksi reçinenin elementel bileşimi C, H ve O'dan oluşurken, karbon fiberin elementel bileşimi C'dir. X-ışını kütle absorpsiyonları, tipik malzemelerinkinden önemli ölçüde daha düşüktür. Ayrıca, karbon fiber kompozitler radyasyonun yansımalara neden olmadan yatak tahtasına herhangi bir yönden çarpmasına izin verir. BT tanısında karbon fiber tıbbi yatak tahtalarının kullanılması, yalnızca X ışınlarının tüketimini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda tanı sonuçlarının daha net ve daha doğru olmasını da sağlar.