کامپوزیت ها و کاربرد آنها در مهندسی پزشکی

کامپوزیت ها و کاربرد آنها در مهندسی پزشکی

 کامپوزیت مهندسی به دسته ای از مواد اطلاق می گردد که از اختلاط دو یا چند جزء حاصل می شوند به گونه ای که این اجزا از نظر شیمیایی متفاوت و از نظر فیزیکی تفکیک پذیرند. 

در مقایسه با مواد همگن سنتی مانند فلزات، سرامیک ها و پلیمرها، مزیت اصلی کامپوزیت ها این است که خواص مکانیکی، بیولوژیکی و سایر خواص فیزیکی آنها را می توان با نیازهای کاربردهای خاص تنظیم کرد.

یک ابزار زیست پزشکی هم می تواند بصورت یک پروتز خارجی و هم بصورت یک ایمپلنت در داخل بدن مورد استفاده قرار گیرد، که ایمپلنت باید بصورت تماس مستقیم با بافت میزبان قرار بگیرد. بافت های بدن انسان به دو دسته نرم و سخت تقسیم بندی می شوند که کامپوزیت ها برای هر دو گروه کاربرد دارند اما از آنها بیشتر برای بافت های سخت استفاده می شود. از صفحات استخوانی ، ابزار ستون فقرات، تعویض کامل مفاصل hip (THR) ، مواد دندانی و داربست های استخوانی و … می توان به عنوان نمونه مثالی از کاربرد کامپوزیت ها در مهندسی پزشکی نام برد.

روش های ساخت کامپوزیت ها

فقط نام روش هایی را که برای ساخت کامپوزیت ها کاربرد دارند برای آشنایی شما مهندسان عزیز در اینجا قید میکنیم:

1. Filament Winding
2. Pultrusion
3. Extrusion (اکستروژن)
4. Injection Molding (قالب گیری تزریقی)
5. Compression Molding (قالب گیری فشاری)
6. Thermoforming (شکل دهی با حرارت)

دسته بندی اصلی کامپوزیت ها (انواع کامپوزیت ها)

1- كامپوزيت های پلیمری (PMC) : اين دسته كامپوزيت ها از متداول ترين (كه قبلا به نام فايبرگلاس مصطلح بوده اند) مي باشند . مواد فوق به عنوان FRP (پلاستيك هاي تقويت شده با الياف) نيز شناخته شده اند . در ساخت اين سازه ها از يك رزين پايه به عنوان بستر و از تقويت كننده هاي متنوعي همچون الياف شيشه ، الياف كربن و الياف آراميد، استفاده مي شود .

2- كامپوزيت ها با بستر فلزی (MMC) : در صنايع خودروسازي به طور گسترده از كامپوزيت ها با بستر فلزي استفاده مي شود. در فرآيند ساخت اين قطعات از يك فلز نظير آلومينيوم به عنوان بستر استفاده مي شود كه با الياف سيليكون كاربايد و يا ذرات سراميكي تقويت مي گردد.

3- كامپوزيت ها با بستر سراميك (CMC) : اين نوع كامپوزيت ها در محيط هاي با دماي خيلي بالا استفاده مي شوند . اين مواد از سراميك به عنوان بستر استفاده نموده و با الياف كوتاه يا تار موهاي خيلي كوتاه از جنسي مانند كاربيد سيليكون و يا  نيتريد بورون تقويت مي گردند.