Пористые волоконные материалы
Пористые волоконные материалы являются сложными системами, которые получают в результате сложного многоступенчатого технологического процесса, включающего получение волокон, их формование и спекание.
Основу материалов - металлические волокна - получают механическими и физико-химическими способами, а также из расплавов.
Эти материалы обладают высокой проницаемостью и пористостью и поэтому нашли применение в различных областях медицинской практики.
Их используют в качестве криохирургических зондов. Пористые материалы из волокон титана (титановый "войлок") применяют для заполнения полостей в поврежденной костной структуре.
Материалу можно придать нужную форму во время операции и легко пропитать костным цементом.
---------------------------------------------------------
КРИОХИРУРГИЯ — метод хирургического лечения, использующий глубокое охлаждение (замораживание) тканей.
Упругие свойства титанового войлока более соответствуют
аналогичным свойствам трабекулярной (спонгиозной,
губчатой) кости, чем у обычных компактных материалов,
поэтому элементы протезов из этого материала оказывают меньшее экранирующее влияние на картину напряжений в живой кости.
В пористых волоконных материалах медицинского назначения в качестве волокон, кроме титана используют
также тантал, сплавы на основе кобальт-хрома и ниобий.
В частности, используются протезные устройства, содержащие пористую металловолокнистую структуру для замены, прикрепления и реконструкции костной структуры в скелетных системах живых организмов.
Волоконная металлическая структура спекается, и открытая пористость ее такова, что кость и ткань, в которые протезный элемент может быть внедрен, врастает внутрь волоконной металлической структуры.
К проницаемым материалам из волокон применимо понятие критической толщины, до которой пористая структура является нерегулярной.
Чем меньше пористость и тоньше волокна, тем меньше критическая толщина.
В области регулярной структуры материал характеризуется только одной, равновесной величиной максимального размера пор. Повышение регулярности пористой структуры при увеличении толщины образцов приводит к уменьшению коэффициента извилистости пор.
Прочность и пластичность пористых волоконных материалов (например, из волокон меди, никеля, нихрома и нержавеющей стали) уменьшаются с увеличением пористости.
Прочность пористых волоконных материалов при срезе зависит в основном от свойств самих волокон.
Поведение волоконных материалов при циклических деформациях носит нелинейный гистерезисныи характер. Это открывает для них перспективу применения в медицине в качестве имплантируемых в организм материалов (при условии высокой биохимической совместимости).
Пористые сетчатые материалы
Пористые сетчатые материалы производят на основе трикотажных (вязаных) и тканых сеток.
Трикотажные сетки из проволоки изготавливают вязанием (Рис. 10.1), а тканые - переплетением продольных и поперечных проволок на металлоткацких станках (Рис. 10.2).
Для изготовления тканых сеток применяют, как правило, термически обработанную проволоку из 1)низкоуглеродистой стали общего назначения, 2) высоколегированной коррозионностойкой и жаро-стойкой стали, 3) фосфористой бронзы, 4) никеля и других сплавов.
Пористые сетчатые материалы
Рис. 10.1. Трикотажные (вязанные) сетки |
Рис. 10.2. Тканные сетки |
Проволока для тканых сеток должна обладать достаточно высокой пластичностью (относительное остаточное удлинение не менее 20%).
Для изготовления вязанных сеток не требуется высокая пластичность проволоки, поэтому они могут быть изготовлены из высокопрочной проволоки вольфрама с относительным удлинением менее 1%, молибдена, нихрома, коррозионностойкой, углеродистой стали и других сплавов. Пористые сетчатые материалы обладают высокой пористостью, проницаемостью и однородностью структуры. Прочностные и пластические свойства пористых сетчатых материалов зависят от свойств исходных волокон, вида сеток, а также от технологических параметров формирования пористости.
Особенность деформации пористых сетчатых материалов заключается в наличии достаточно большого участка квазипластической деформации, который отражает процесс течения и частичного разрушения контактных узлов между волокнами, а также вязкоупругую деформацию вследствие изменения петельной структуры материала. Участок разрушения достаточно велик, иногда он продолжается вплоть до полной разгрузки. При этом происходит непрерывное разрушение контактных узлов между волокнами и самих волокон. Оценка предельной пластичности образцов, проведенная в условиях деформации на изгиб, показала, что материал обладает высокой пластичностью, которая увеличивается с ростом пористости. Особенность пористых сетчатых материалов из трикотажных сеток - слабая чувствительность к надрезу.
