行业领域

生物与新医药技术,新材料技术

需求背景

碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）作为高度工程化材料，具有高比模量和高比强度。它们非常适用于对高强度和刚度、较低重量以及卓越疲劳特性有关键要求的应用场合，与铝和钢相比，碳纤维的比强度约高出十倍（取决于所用的纤维）。

过去的五十年中，CFRP 已成功应用于航空航天、汽车、铁路运输、海洋和风能行业。过去二十年，CFRP 的全球复合年增长率（CAGR）约为 12.5%。对于汽车结构（例如车身面板、车顶和地板组件），在刚度方面的需求，使得碳纤维具有减轻车辆质量和提高性能的优势。

在风力涡轮机应用中，碳纤维比 E-玻璃纤维具有更高的比模量，使得风叶更长、设计更纤细，具备卓越的空气动力性能。随着轻质燃料储存的扩大，复合材料压力容器正在迅速增长。

需解决的主要技术难题

碳纤维骨植入物设计和生产工艺是一项关键任务。

设计上，需考虑植入物与人体组织的兼容性、结构强度和生物降解性。碳纤维骨植入物的制备工艺，包括原丝制备、预氧化、碳化/石墨化及表面处理/上浆等步骤。在制备过程中，应严格控制温度、压力、时间等参数，以确保产品的质量和性能。在碳纤维骨植入物的生产过程中，应建立严格的质量控制和检测体系，以确保产品的质量和性能符合相关标准和要求。

期望实现的主要技术目标

‌拉伸强度‌：碳纤维复合材料的拉伸强度通常在1000~3000MPa之间，确保了其在极端环境下的强度和韧性‌。

‌压缩强度‌：压缩强度在1700MPa左右，进一步保证了材料的稳定性和耐久性‌。

‌弯曲强度‌：弯曲强度在1200~2500MPa之间，使得材料在复杂力学作用下仍能保持稳定‌。

‌弹性模量‌：碳纤维复合材料的弹性模量接近人体皮质骨，减少了应力遮挡效应，促进了骨愈合‌34。

‌生物相容性‌：碳纤维复合材料具有良好的生物相容性，与人体组织接触安全无害‌

处理进度