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鎢絲繩為什么成為醫(yī)療器械的首選絲繩

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-06-09 15:01

至今沒有一種滿足所有要求的“全能”材料能夠用于制作機械絲繩。不同的應(yīng)用對絞合絲繩的要求通常有所差異,因此絲繩的用途不同,其所用的生產(chǎn)材料也就不同。例如,鎢就是一種制作絲繩的材料。鎢(也稱為Wolfram,化學(xué)符號為W,原子序數(shù)為74),是熔點最高的金屬。因此,鎢(一種稀土金屬)常用于燈泡燈絲、X射線管和弧焊電極。由于具有如此獨特的機械性能,鎢已成為當今許多尖端醫(yī)療器械(包括手術(shù)機器人)制造中不可或缺的組成部分。

 

超細鎢絲已成為現(xiàn)代手術(shù)機器人所用微型機械絲繩的首選制作材料,這主要是因為鎢具有抗疲勞性和出色的抗拉強度。憑借鎢的出色柔性和耐磨性,這些創(chuàng)新的外科手術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造了奇跡。反觀,如果此類機器人醫(yī)療器械使用不銹鋼絲繩,則它們的使用壽命就會大大縮短,而且手術(shù)失敗的可能性也會增加。

 

同樣,也可以用這種鎢絲繩來驅(qū)動人類手臂、肘部和手腕的運動。由鎢絲繩來驅(qū)動外科醫(yī)生的骨骼肌肉運動,而不是像以往一樣由醫(yī)生自己的身體來驅(qū)動,這樣機器人就可以減輕醫(yī)生的負擔,讓醫(yī)生在施行多臺手術(shù)后也不會感到疲乏和勞累。

 

鎢絲繩的優(yōu)點

 

隨著這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鎢絲繩的尺寸越來越小,開發(fā)工程師對所用的材料也提出了更高的要求,其性能要比標準不銹鋼更好。

 

現(xiàn)今醫(yī)療器械應(yīng)用中的微型鎢絲繩是由數(shù)百根細絲構(gòu)成的直徑僅半毫米的絲繩。在該直徑范圍內(nèi),整個絲繩結(jié)構(gòu)可以包含多達200條、甚至多達700條以上的單根鎢絲。這種絲繩結(jié)構(gòu)中單根細絲直徑最小可以達到0.0005英寸,一根人類發(fā)絲的直徑還要小六倍,真是非常細。

 

鎢具有長期成本效益??陀^而言,雖然鎢絲繩的初始成本高于同等的不銹鋼絲繩,但隨著時間的推移,其性能表現(xiàn)將優(yōu)于不銹鋼絲繩,因此,鎢的長期成本效益較高。

 

憑借使用壽命長和柔性這兩大主要優(yōu)點,鎢成為了制造醫(yī)用和工業(yè)用微型機械絲繩的更具成本效益的材料。

 

鎢的使用壽命:

 

由于鎢具有強韌、柔性和耐高溫性的特質(zhì),其制成的鎢絲繩堅固耐用,在長時間內(nèi)無需維護或更換。首先,鎢是人類已知的最強韌的材料之一。鉆石的莫氏硬度為10,鎢的莫氏硬度為9,而相比之下,不銹鋼的莫氏硬度約為6。

 

鎢的柔性:

 

鎢在小于1毫米的彎曲半徑下具有無與倫比的柔性。而不銹鋼絲繩在同樣的極小彎曲半徑下可能會由于多次循環(huán)的彎曲應(yīng)力而失效。

 

在要求具備良好耐溫性和優(yōu)異抗拉強度的機械絲繩應(yīng)用中,鎢的表現(xiàn)依然出色。316不銹鋼在2,500–2,550°F溫度下就會熔化,而鎢在溫度達到6,192°F時才會熔化,由此可見鎢對極端溫度的耐受性比316不銹鋼高2.5倍。

 

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來源:Medtec醫(yī)療器械設(shè)計與制造

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