Quels sont les avantages de l’utilisation de matériaux en fibre de carbone dans les dispositifs médicaux ?

2025-09-18 13:59:04

Les composites en fibre de carbone, avec leurs avantages de légèreté, de haute résistance et de rigidité à la flexion élevée, sont largement utilisés dans divers domaines. L'utilisation initiale de la fibre de carbone dans les dispositifs médicaux a commencé dans les années 1960, lorsque la recherche sur les matériaux anticoagulants pour vaisseaux sanguins artificiels a révélé les remarquables propriétés anticoagulantes des matériaux carbonés. Après que Bokros ait été le premier à utiliser des matériaux à base de carbone comme dispositifs biomédicaux dans les années 1970, les composites en fibre de carbone ont suscité une large attention dans le domaine médical. Discutons des avantages de l'utilisation de composites en fibre de carbone dans les dispositifs médicaux.

1. Excellentes propriétés mécaniques de la fibre de carbone

Les composites en fibre de carbone offrent les avantages d'une résistance élevée à la compression et d'un faible poids, avec une résistance spécifique et un module élevés. Dans les dispositifs médicaux, ils peuvent être utilisés pour des composants nécessitant une grande rigidité et un faible poids. Les exemples incluent les civières et les fauteuils roulants en fibre de carbone, qui sont légers et très résistants à la compression, ce qui les rend faciles à transporter et à utiliser pour les utilisateurs.

2. Anisotropie et possibilité de conception de la fibre de carbone

Certains composants des dispositifs médicaux nécessitent une déflexion minimale lorsqu'ils sont chargés dans certaines directions, ce qui se traduit par une rigidité élevée. Les composites de résine époxy renforcées de fibres de carbone peuvent présenter une anisotropie significative, ce qui signifie une différence de résistance significative le long de l'axe de la fibre et perpendiculairement à celui-ci. Cette anisotropie du matériau offre une flexibilité de conception considérable.

3. Transmission des rayons X en fibre de carbone

Le coefficient d'atténuation de la force, ou degré d'absorption, des rayons X après avoir traversé un matériau est lié à la composition, au numéro atomique, à la densité et à l'épaisseur du matériau. L'équivalent en aluminium des composites en fibre de carbone est de 0,11 et celui des structures intercalaires en mousse composite en fibre de carbone est de 0,52. 

Leur transmission des rayons X est nettement supérieure à celle des matériaux médicaux traditionnels tels que l'aluminium, le contreplaqué et la résine phénolique. Par rapport aux composites en fibre de carbone, la résine époxy a une composition élémentaire de C, H et O, tandis que la fibre de carbone a une composition élémentaire de C. Leur absorption massique des rayons X est nettement inférieure à celle des matériaux typiques. De plus, les composites en fibre de carbone permettent au rayonnement de frapper le lit dans n'importe quelle direction sans provoquer de réflexions. L'utilisation de planches de lit médicales en fibre de carbone dans le diagnostic CT peut non seulement réduire la consommation de rayons X, mais également rendre les résultats du diagnostic plus clairs et plus précis.