常州的碳纤维产业有着较好的基础，有目前国内两家主业为碳纤维的上市公司之一的中简科技就是常州的企业，其他相关的碳纤维产业链上的企业也较多。常州也是包括石墨烯、碳纤维等先进碳材料产业发展起步最早的城市之一，综合发展水平领跑全球，并形成了南有石墨烯、北有碳纤维的产业格局。2020年，江苏常州新型碳材料集群成功入围国家先进制造业集群，2020年常州市委常委、常务副市长梁一波表示，常州是长三角重要的先进制造业基地，工业体量已超1.3万亿元。他说，常州目前正在建设具有全球竞争力的新型碳材料产业集群，努力打造国际知名、全国领先的“东方碳谷”。

受常州市科技局生产力发展中心委托，我们对常州及周边的碳纤维产业发展做了调研，梳理出来常州10个优势产品，并对碳纤维在这十个产业中的渗透性应用做了探讨。

       常州有多家医疗器械企业，目前已经有企业开始尝试。

                                         碳纤维的特点

一、碳纤维的有点

1、碳纤维具有高的比强度、比刚度，强度是钢的7-8倍，密度是钢的1/4

2、碳纤维具有良好的纤度和柔韧性，做成复材可设计性强

3、碳纤维X光透过性好

4、碳纤维导电、导热

5、碳纤维耐腐蚀性强，抗高低温

6、碳纤维具有吸附性7、碳纤维具有抗疲劳性

8、碳纤维具有生物相容性二、碳纤维的缺点脆，轴向向受力大，而径向受力较差，弯曲易折断 

      因此碳纤维材料除了良好的力学性能，碳纤维材料具有良好的耐腐蚀性能，就算有酒精，药物，血渍残留也不会对面板造成影响，而且清理更方便，长期下来不会对面板造成腐蚀的现象，重量很轻，移动起来很方便，方便医务人员更好的调节合适的角度，碳纤维材料力学性能，化学稳定性，与人体的生物相容性，使之在医疗器械和生物材料方面受到广泛的重视。

一、用于医疗影像设备中

      从上表可以看出碳纤维复合材料的铝当量只有铝板的1/10，因此非常适合X光设备的透波部分。如我们体检做胸透，贴近胸部部分原来用的是铝板，现在基本上用的是碳纤维复合材料。

此外还有X平板探测器，这是一款多功能的高分辨率X射线平板成像器件，多采用非晶硅薄膜晶体管、光敏二极管阵列及高敏感度碘化铯直接生长闪烁体等先进技术获得超凡稳定的影像性能。可应用医疗、工业无损检测。

     此外还有医疗影像的周边设备，如CT和B超检查床面板、诊断床用头托、高清DR平板探测仪用面板，以及支架等。

碳纤维复合材料的吸收率和散射率与其相比要小得多，在诊断时可以相应地降低X射线剂量，降低X光机的功率，延长仪器使用寿命，节省电能。更重要的是碳纤维复合材料因为这种优异的X射线透过性能，允许射线以任何角度照射在床板上而不产生折射，只需小剂量的射线即可获得清晰的造影，从而减少了对患者及医护人员的危害。

二、超导磁体构件

       核磁共振成像（MRI）检查已经成为一种常见的影像检查方式，核磁共振成像作为一种新型的影像检查技术。核磁共 振仪主要由磁铁、射频发射器、检测器、放大器及记录仪等组成。磁铁用来产生磁场，主要有永久磁铁，电磁铁，超导磁铁等。而为了得到较高磁场，必须使用超导磁铁。而超导必须要在极低温度下才可实现，目前是在液氦（氦 -268.785℃）下，周围的力学部件就需要使用特殊的材料。目前知名核磁共振厂家多使用碳纤维复合材料。

三、人工骨和人工关节

目前碳纤维复合材料已广泛应用于骨内固定板、骨填料、髋关节柄、人工种植齿根、颅骨补修材料以及人工心脏材料等。人体骨骼的弯曲强度在100Mpa左右，弯曲模量在7~20Gpa，拉伸强度约150Mpa，抗拉模量约在20Gpa。而碳纤维复合材料的弯曲强度为89Mpa左右，弯曲模量为27Gpa，拉伸强度约43Mpa、抗拉模量约24Gpa，相较而言已接近或超越人体骨骼的强度。而且碳纤维材料和人体的相容性更好。

传统的金属内固定材料由于存在所谓的“应力遮挡效应”，使骨骼在愈合过程中出现血运破坏，即使骨骼愈合后也极易出现再骨折和骨质疏松等现象。碳纤维增强高分子复合材料以其优异的力学性能和生物相容性正得到研究者的普遍关注。

有科研工作者利用碳纤维环氧树脂复合材料与钛合金和不锈钢的骨折内固定板进行了对比分析，发现碳纤维环氧树脂复合材料具有高耐疲劳性、低模量和良好的生物相容性。通过体内临床试验，对133 例前臂骨折患者应用钛合金和不锈钢板进行固定，其中骨连接错位 3%; 骨不连 5%; 松动 6%; 感染 5%;板断裂 3%。而在40例前臂骨折患者中应用碳纤维环氧树脂固定，原来所有骨折处均呈现良好的骨连接，在6个月内67%呈现骨重建，无一板断裂。

科研工作者制备了碳纤维树脂基材料（环氧树脂、PEEK、UHMWPE），短切碳纤维增强纳米羟基磷灰石( HA) /聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA) 复合材料人工骨板， 通过动物、人体的体内实验发现，碳纤维复合材料具有以下有点：有更高的力学强度、弹性模量和耐疲劳性能，碳纤维增强高分子复合材料不但可用作一般的非承载骨骼，同时也可用作骨折内固定板或钉；具有优异的柔韧性，不易发生折断；很少引起骨质疏松；材料的生物活性和生物相容性好等....

四、  在假肢中应用

2008年北京残奥会上，奥斯卡也是当之无愧的明星。他一举夺得100米、200米以及400米比赛的三金。赛场上，特别引人注目的是奥斯卡膝盖下那两条闪着寒光黑色刀锋形状碳纤维假肢，那是他的专用比赛假肢——“猎豹”。碳纤维假肢甚至让残疾人跑的比常人更快！

        除了运动员，其他肢体残疾人也有较大的需求。

五、外骨骼

      两年前一则视频在微博上引发热议。一位瘫痪多年的父亲借助外骨骼机器人重新站了起来，并且久违地亲自接到了放学的女儿。        

      2020年12月9日，《央视军事》视频报道中出现一款新装备，西藏边防战士用起了单兵外骨骼系统。报道称在海拨5000米以上高原，这款外骨骼系统可以撑起一个成年人体重物资，更重要的在人性化方面还能有效避免腰部和腿部损伤。视频中战士正背着20公斤重物资行进中，使用战士表示这些重量都集中在外骨骼上，不会下到人身上——也就是跟无负重行走一样。

        而这些外骨骼系统最好的材料就是碳纤维复合材料！

六、理疗产品

碳纤维在通电情况下会发热，碳纤维发热75%以上的热能以远红外方式、且波长为7-14um、当两段波长相等相互作用时就会产生共振现象。而人体是生物体，人体70%-80%以上是由水分子组成，在共振作用下，首先激活了水分子的振动，而产生一系列生理上的反应，可促进人体皮肤和皮下组织中的细胞温度上升，使人体由内至外产生热传递，促进和改善了人体的血液循环；有利于消除人体疲劳和肌体机能恢复，增强新陈代谢，提高人体免疫功能。因此具有一定的保健功能。

七、其他  碳纤维复合材料可以用于扶手、臂托、脚托、腿托、靠背、护裙板以及框架管等配件中，这些配件大都可以调节高度，碳纤维复合材料便于通过机械连接与轮椅整体进行装配，最为重要的是这些配件在使用了碳纤维复合材料后，轮椅的整体重量得到了明显的缩减，而且作为使用频率很高的部件，也变得更加结实耐用。

      生化仪器，如离心机等。