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        碳纖維復合材料——新型輕量化輪椅用材        為滿足行動不便人群對日常生活及出行的多方面需求,輪椅的設計與制作越來越追求輕量化、多功能化、智能化及設計的人性化。但與此同時,輪椅的使用便捷性、安全性都必須得到有效保證。總得說來,質量輕、強度高、耐腐蝕、減震性能好等方面,都是輪椅選材時的主要考慮因素。

               為什么說輪椅越輕越好?因為,輪椅質量會影響其行進阻力,輪椅車架質量每減輕30%就將減少行進阻力約10%。目前市售輪椅多為手動輪椅,基本是依靠看護人或輪椅使用者人力使其運動,輪椅越輕操作者的負擔越小,特別是對于輪椅使用者本人來說,他們主要通過上肢力量來操控輪椅,輪椅較輕時,操控者肩部及手腕的用力負擔就不那么大,這對于患者來說意義重大。即便是電動輪椅,其搭載的蓄電池容量也是有限的,輪椅自身越輕,續航時間越長。

               為什么說輪椅的車體材料必須是高強度的?如前所述,輪椅運動機構的復雜性和靈活性要求輪椅本身材質必須達到一定的強度,當強度有所保證,在相同的力學性能要求下,才能減少材料的重量,從而實現輪椅的輕量化。

               為什么輪椅材料必須要有一定的耐腐蝕性?使用輪椅的患者有時必須面對大小便失禁等生理情況,有時也要面對一些藥水的污染或侵蝕,多數輪椅都會在戶外使用,會受到紫外線的照射,一旦直接接觸雨水或者在高低溫環境下交替使用,那么,耐蝕性較差的材料就容易發生銹蝕及表面氧化,影響輪椅車架的穩定性及美觀。

               為什么輪椅要有良好的減震性能?輪椅使用者可能是各種各樣的患者,例如偏癱、截肢、腿骨折等,尤其是術后或者其他康復期的腿腳不便患者,在使用輪椅的過程中應盡量減少身體受傷部位的震動,避免二次創傷。因此輪椅材料的阻尼系數越大,吸震減震效果越好,輪椅的車架及大輪轂減少震動能有效提高輪椅使用的安全性。

               總之,輪椅要實現輕量化、便捷性、和耐腐蝕性等目標必須要從材料著手。經過多年的發展,可供輪椅選用的車體材料也越來越豐富,由開始的木質車架逐步替換到鋼制車架,之后又出現了鋁合金、鈦合金、碳纖維、鎂合金及其他復合材料等多種形式的材料。

               鋼材雖然在制造工藝等方面技術成熟,成本低,但是卻不能滿足人們對輕量化的高要求,鋁合金雖然比較輕,但是仍需要通過焊接或者鉚接的方式實現組裝,而超輕輪椅的設計要求在保持車架結構的完整性的同時盡可能的輕量。

               碳纖維復合材料密度小、比強度高、耐蝕性和耐疲勞性都很好,還可以通過整體成形方式構建較為復雜的整體結構,是輪椅理想的輕量化材料。

               雖然碳纖維復合材料較高的成本在一定程度上制約了其在更大范圍內的廣泛應用,但是其具備的輕量化、高強度、等性能優勢可以滿足一些用戶的需求。不僅是碳纖維輪椅,根據國內碳纖維醫療零部件定制企業無錫智上新材的產品訂單看,碳纖維增強PEEK骨外科醫療部件、碳纖維放射性醫療床面板、碳纖維擔架、碳纖維頭托、碳纖維假肢等多種多樣的碳纖維輕量化醫療器械已經深入到醫療的多個領域,其應用價值逐步被業內所認可。
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