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应用·碳纤维复合材料在假肢中的应用

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假肢及其零部件的轻量化对降低穿戴者运动时所消耗的能量和提高穿戴效果有着重要的影响。为了减少假肢的重量,一些轻质量高强度的材料被广泛应用于假肢的制作中,如超轻铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等,其中,碳纤维比强度和比刚度都很高,而且设计性强,是制作假肢较好的材料。
据不完全统计,我国目前有肢体残疾人877万,其中有100多万要接受假肢安装,而且这些数量每年都在增长。目前国内假肢大部分还是应用传统型的产品,如铸钢、木材、铝合金等材质,不仅质量差、性能差,而且标准化程度也不高。碳纤维复合材料假肢质量轻、强度大、性能好,可实现标准化生产。能帮助残疾人在日常生活和工作中更好地发挥假肢的代偿功能,提高生活品质,增加幸福感。博实给大家列举几个碳纤维复合材料在假肢中比较常见的应用。
碳纤维假肢
1、碳纤维假脚
假脚的主要功能是支撑身体的重量,在运动过程中产生推力,同时可以代偿小腿三头肌和屈肌的作用,在20世纪80年代的时候出现了储能脚。从动力学的观点来看,脚在支撑前期储存能量,在后期要释放能量。碳纤维假脚放/储能比可高达95%以上,质量轻,患者行走较为省力,目前世界上流行的20多种储能脚几乎都是使用的碳纤维增强复合材料制成的。
2、碳纤维膝关节
除了脚掌以外,还有一个比较重要的运动部位-膝关节,也是可以采用碳纤维复合材料制成。目前市面上的根据材料的不同,将膝关节分为普通关节(合金钢)、铝合金关节、钛合金关节、镁合金关节、碳纤维关节等。在几种关节中,普通关节的重量最大,铝合金关节虽然质量轻,但是强度和使用寿命不尽如人意;钛合金关节质量轻,性能也不错,但是价格却十分昂贵;碳纤维关节相比上述这些材质的关节,虽然价格也贵,但是质量轻,强度高。在世界上流行的20多种膝关节的外框都是采用的碳纤维复合材料。
3、碳纤维踝关节
踝关节与假脚的连贯动作对膝关节的平稳支撑有着重要的影响,碳纤维复合材料也可以用作踝关节的制作。例如,德国奥托博克公司在柔性脚中采用了碳纤维复合材料来制作踝关节,可以进行弹跳的动作。台湾德林公司生产有碳纤维万向足踝、碳纤维固定阮根足踝等人工踝关节。另外,足踝与小腿假肢衔接管也可以采用碳纤维复合材料,会让踝关节更轻巧美观。
碳纤维假脚
来源:江苏博实碳纤维


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来源:碳纤维生产技术
复合材料材料储能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-07-17
最近编辑:5月前
碳纤维生产技术
助力国内碳纤维行业发展
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发展·船用碳纤维复合材料的发展趋势变化

早期碳纤维复合材料都是应用在小型巡逻艇和登陆舰上。相对差的制造质量和船体刚度限制了船舶的长度不能超过15m,排水量不超过20t。近年来,随着复合材料设计、制备成本的降低,以及力学性能提高,复合材料开始在大型舰船,如猎雷艇和轻型护卫舰上得到应用。随着技术的发展,船舶的长度呈稳定的增加趋势,现在已有80—90m的全复合材料海军舰船。美国是复合材料科学技术发展最先进,复合材料应用最广、用量最大的国家,在船舶复合材料的应用方面,其规模和技术都走在世界前列。美国海军于1946年采用聚酯玻璃钢建成了交通艇,是世界上第一艘复合材料舰船,随后又制造了玻璃钢登陆艇、工作船等。进入21世纪后,美国进一步加强了复合材料在船舶建造的应用,采用新型高强碳纤维/乙烯基树脂的夹心层结构,取代传统玻璃纤维等低强度纤维,建成的新型船舶稳定性高、航速快,并具有隐身、反潜、反水雷能力。欧洲复合材料船舶工业也十分发达。20世纪60年代中期,英国采用玻璃钢先后制造了450t的大型扫雷艇和625t的猎雷艇,1973年采用复合材料建造了全玻璃钢反水雷艇,其成功应用推动了复合材料的迅速发展,20世纪90年代,英国成功应用碳-玻混杂纤维建造了摩托艇、巡逻艇等,随着技术的发展,近年来还成功应用回收塑料瓶再加工材料建造舰船,不仅降低了成本,还符合材料生物降解以及循环利用的发展方向。20世纪90年代瑞典成功研制了世界上第一艘复合材料隐形试验艇,并逐步发展形成了以高性能碳纤维和夹芯结构为特点的建造方式,开发建造了集先进复合材料技术和隐身技术于一体的系列轻型驱逐舰,已成功下水服役。 20世纪90年代瑞典成功研制了世界上第一艘复合材料隐形试验艇,并逐步发展形成了以高性能碳纤维和夹芯结构为特点的建造方式,开发建造了集先进复合材料技术和隐身技术于一体的系列轻型驱逐舰,已成功下水服役。日本自20 世纪50 年代起就开始建造玻璃钢船,在高性能船、赛艇和豪华游艇建造方面取得了不俗的成绩。进入21 世纪,日本开始研究制造高性能复合材料军用船舶,目前已成功建成第一艘玻璃钢复合材料扫雷艇并投入使用。我国复合材料在船舶方面的研发应用起始于1958 年,第一艘玻璃钢工作艇诞生于上海。在20世纪70年代中期曾研制过一艘总长近39m的扫雷试验艇,此后对GRP/CM反水雷舰艇的研发工作就中断了十多年。20世纪90年代以来,随着技术发展与工艺引进,我国采用复合材料生产了大量游艇、帆船、救助艇,以及公安、武警、海监、海关等航速较高的巡逻艇、执法艇、缉私艇等准军事艇,但迄今为止还未设计建造一艘高科技含量的海军反水雷舰艇。与国外相比,目前我国船用复合材料应用范围和规模仍然较小,但借着碳纤维复合材料在国内高速发展的东风,国内船用碳纤维复合材料的发展令人侧目。其碳纤维复合材料声纳导流罩、碳纤维复合材料雷达天线罩等都已形成较为成熟的应用。由此可以看出国内在碳纤维复合材料船用方面拥有非常大的潜力,虽然整体与国外还存在一定差距,不过相信在众多材料人的努力下,未来国内船用复合材料的发展差距一定会逐渐缩短,甚至超越。来源:凤凰网 特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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