Пластыкавыя косці, імплантаваныя ў цела чалавека! Медыцынскі "сплаў жыцця": PEEK

Калі пластык стане супергероем у 2025 годзе

У матэрыяльным свеце, поліэфірэтэркетон (PEEK) зусім не звычайны пластык. Гэта вяршыня спецыяльных інжынерных пластыкаў, які спалучае ў сабе выдатныя характарыстыкі і прызначаны для самых складаных умоў ужывання. Уявіце сабе кавалак пластыка, які можа вытрымліваць тэмпературу расплаўленага металу, супрацьстаяць эрозіі моцных кіслот і шчолачаў, быць такім жа трывалым, як метал, і нават быць імплантаваным у арганізм чалавека для замены костак - гэта рэальнасць, створаная PEEK.

Пікавая прадукцыйнасць у цеплавой трываласці

● Яго можна выкарыстоўваць працяглы час пры тэмпературы да 240℃, а тэмпература прыкладання нагрузкі можа дасягаць больш за 300℃. Тэмпература плаўлення дасягае 343℃. Нават пры высокіх тэмпературах ён захоўвае выдатныя механічныя ўласцівасці і стабільнасць памераў.

● Звычайныя пластмасы (напрыклад, нейлон 66, ABS) звычайна маюць тэмпературу працяглага выкарыстання ніжэй за 100℃. Пры перавышэнні гэтай тэмпературы яны хутка размякчаюцца і дэфармуюцца.

● Агульныя інжынерныя пластмасы (напрыклад, POM, PET) маюць дыяпазон тэмператур працяглага выкарыстання 100-150℃.

● Іншыя высокапрадукцыйныя пластыкі (напрыклад, PPS, PEI) маюць доўгатэрміновую тэмпературную ўстойлівасць прыблізна 200-240℃ для PPS і каля 170-180℃ для PEI. PEEK з'яўляецца найлепшым сярод тэрмапластаў па ўстойлівасці да тэмператур.

Механічная трываласць і калянасць, якія пераўзыходзяць астатнія.

● Трываласць на расцяжэнне, трываласць на выгіб і модуль пругкасці надзвычай высокія, і нават пры высокіх тэмпературах яны дэманструюць вельмі нязначнае згасанне. Зносаўстойлівасць выдатная, з нізкім і стабільным каэфіцыентам трэння.

● Звычайныя пластмасы: як правіла, маюць нізкую трываласць і калянасць, а таксама значна пагаршаюць свае характарыстыкі пры высокіх тэмпературах.
Металы (напрыклад, алюмініевыя сплавы): трываласць і шчыльнасць PEEK значна вышэйшыя, чым у многіх іншых матэрыялаў. 

● Алюмініевыя сплавы, і нават набліжаюцца да некаторых спецыяльных сплаваў. Яны лягчэйшыя па вазе і могуць дасягнуць лёгкай канструкцыі.

● Іншыя інжынерныя пластыкі: PEEK звычайна мае лепшую трываласць і калянасць пры пакаёвай тэмпературы, чым PPS і PEI. Больш за тое, у тэмпературных умовах вышэй за 200℃ ён значна лепш захоўвае свае эксплуатацыйныя характарыстыкі.

Непарушная хімічная ўстойлівасць да карозіі

● Пара з тэмпературай 260℃ можа вытрымліваць 60% серную кіслату або 40% гідраксід натрыю пры высокіх тэмпературах. Яна застаецца стабільнай у шырокім дыяпазоне тэмператур і ціску. Толькі канцэнтраваная серная кіслата, плавікавая кіслата і іншыя вельмі нешматлікія моцныя акісляльнікі могуць растварыць або пашкодзіць яе.

● Нейлон, ПБТ і г.д.: лёгка ўбіраюць вільгаць, што прыводзіць да змены памераў і варыяцый эксплуатацыйных характарыстык; нізкая гідралітычная ўстойлівасць.

● Большасць пластмас: для дасягнення ўзроўню V-0 патрабуюць дадання антыпірэнаў, што можа пагоршыць іншыя ўласцівасці. PEEK па сваёй прыродзе з'яўляецца вогнеахоўным і экалагічна чыстым.

Выдатная радыяцыйная ўстойлівасць і электрычныя ўласцівасці

● Ён можа вытрымліваць надзвычай высокія дозы γ-прамянёў і электроннага пучка, захоўваючы пры гэтым стабільныя характарыстыкі. Ён мае высокую дыэлектрычную трываласць, а яго дыэлектрычная пастаянная і каэфіцыент страт застаюцца стабільнымі і нізкімі ў шырокім дыяпазоне тэмператур і частот, што робіць яго выдатным ізаляцыйным матэрыялам.

● Ён мае значна вышэйшую радыяцыйную ўстойлівасць, чым звычайныя пластмасы і большасць інжынерных пластмас. Яго электрычная стабільнасць асабліва вылучаецца ў асяроддзях з высокай тэмпературай і высокай вільготнасцю.

Біясумяшчальнасць і тэхналагічнасць

● Адпавядае стандартам біясумяшчальнасці ISO 10993, шырока выкарыстоўваецца ў медыцынскіх прыладах, якія імплантуюцца ў арганізм чалавека на працяглы тэрмін (напрыклад, прылады для спіннога зрошчвання, прылады для фіксацыі траўмаў). Нягледзячы на высокую тэмпературу плаўлення, яго можна апрацоўваць і фармаваць такімі метадамі, як ліццё пад ціскам, экструзія і 3D-друк.

● Яго біясумяшчальнасць пераўзыходзіць большасць металаў (улічваючы вызваленне іонаў металаў) і іншых інжынерных пластмас. Складанасць апрацоўкі вышэйшая, чым у звычайных пластмас (патрабуецца высокая тэмпература і высокі ціск), але ён уваходзіць у лік пластмас з лепшай апрацоўваемасцю сярод высокапрадукцыйных спецыяльных пластмас.

Галіны, дзе PEEK ярка ззяе

● Аэракасмічная прамысловасць: лёгкія канструкцыйныя кампаненты, высокатэмпературныя злучэнні паліўных і нафтаправодаў, ізаляцыя кабеляў, падшыпнікі, ўшчыльненні.

● Аўтамабільная прамысловасць: перыферыйныя дэталі рухавіка, устойлівыя да высокіх тэмператур (датчыкі, раздымы), кампаненты трансмісіі, зносаўстойлівыя пракладкі, ізаляцыйныя кампаненты для акумулятараў электрамабіляў.

● Медыцынскія імплантаты: артапедычныя фіксацыйныя прылады (касцявыя пласціны, касцяныя шрубы), прылады для спіннога зрошчвання, кампаненты штучных суставаў, стаматалагічныя інструменты.

● Вытворчасць паўправаднікоў: носьбіты пласцін, кампаненты абсталявання для мокрых працэсаў (устойлівыя да ўздзеяння хімічных рэчываў высокай чысціні і высокіх тэмператур).

● Нафта і газ: ушчыльняльнікі для глыбакаводных даследаванняў, сядла клапанаў, зносаўстойлівыя кампаненты помпаў (устойлівыя да высокіх тэмператур, высокага ціску і агрэсіўных асяроддзяў).

● Прамысловы сектар: Высокапрадукцыйныя ўшчыльняльнікі, пласціны кампрэсарных клапанаў, абалонкі падшыпнікаў, каразійна-ўстойлівыя корпусы помпаў, высокатэмпературныя фільтруючыя матэрыялы.

PEEK уяўляе сабой вяршыню пластыкавых характарыстык. Ён спалучае ў сабе трываласць металаў, цеплаўстойлівасць керамікі, інертнасць шкла і пластычнасць пластмас, дэманструючы непераўзыдзеную надзейнасць у экстрэмальных умовах. Нягледзячы на тое, што яго кошт вышэйшы за кошт традыцыйных матэрыялаў, у сферах прымянення, якія патрабуюць максімальнай прадукцыйнасці, працяглага тэрміну службы, бяспекі і надзейнасці або зніжэння вагі, каштоўнасць, якую прыносіць PEEK, значна перавышае першапачатковыя інвестыцыі. Калі традыцыйныя матэрыялы выходзяць з ладу пад уздзеяннем высокіх тэмператур, карозіі, зносу або строгіх правілаў, PEEK часта з'яўляецца "матэрыяльным супергероем", які забяспечвае найлепшае рашэнне.

Ключавая заўвага: Канкрэтныя характарыстыкі PEEK могуць адрознівацца ў залежнасці ад розных вытворцаў, маркі прадукцыі (напрыклад, чыстая смала, армаваная шкловалакном, армаваная вугляродным валакном, зносаўстойлівая мадыфікаваная і г.д.) і наступных метадаў апрацоўкі. У практычным прымяненні найбольш прыдатную марку прадукцыі варта выбіраць у залежнасці ад канкрэтных патрабаванняў.