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碳纖維復(fù)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(shè)計與制作越來越追求輕量化、多功能化、智能化及設(shè)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?？偟谜f來，質(zhì)量輕、強(qiáng)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(zhì)量會影響其行進(jìn)阻力，輪椅車架質(zhì)量每減輕30%就將減少行進(jìn)阻力約10%。目前市售輪椅多為手動輪椅，基本是依靠看護(hù)人或輪椅使用者人力使其運(yùn)動，輪椅越輕操作者的負(fù)擔(dān)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(fù)擔(dān)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(xù)航時間越長。
為什么說輪椅的車體材料必須是高強(qiáng)度的？如前所述，輪椅運(yùn)動機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性和靈活性要求輪椅本身材質(zhì)必須達(dá)到一定的強(qiáng)度，當(dāng)強(qiáng)度有所保證，在相同的力學(xué)性能要求下，才能減少材料的重量，從而實現(xiàn)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(shù)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(huán)境下交替使用，那么，耐蝕性較差的材料就容易發(fā)生銹蝕及表面氧化，影響輪椅車架的穩(wěn)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(shù)后或者其他康復(fù)期的腿腳不便患者，在使用輪椅的過程中應(yīng)盡量減少身體受傷部位的震動，避免二次創(chuàng)傷。因此輪椅材料的阻尼系數(shù)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(xiàn)輕量化、便捷性、和耐腐蝕性等目標(biāo)必須要從材料著手。經(jīng)過多年的發(fā)展，可供輪椅選用的車體材料也越來越豐富，由開始的木質(zhì)車架逐步替換到鋼制車架，之后又出現(xiàn)了鋁合金、鈦合金、碳纖維、鎂合金及其他復(fù)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(shù)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(xiàn)組裝，而超輕輪椅的設(shè)計要求在保持車架結(jié)構(gòu)的完整性的同時盡可能的輕量。
碳纖維復(fù)合材料密度小、比強(qiáng)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(gòu)建較為復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)，是輪椅理想的輕量化材料。
雖然碳纖維復(fù)合材料較高的成本在一定程度上制約了其在更大范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，但是其具備的輕量化、高強(qiáng)度、等性能優(yōu)勢可以滿足一些用戶的需求。不僅是碳纖維輪椅，根據(jù)國內(nèi)碳纖維醫(yī)療零部件定制企業(yè)無錫智上新材的產(chǎn)品訂單看，碳纖維增強(qiáng)PEEK骨外科醫(yī)療部件、碳纖維放射性醫(yī)療床面板、碳纖維擔(dān)架、碳纖維頭托、碳纖維假肢等多種多樣的碳纖維輕量化醫(yī)療器械已經(jīng)深入到醫(yī)療的多個領(lǐng)域，其應(yīng)用價值逐步被業(yè)內(nèi)所認(rèn)可。
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