의료 산업의 경량 복합 재료 개발

의료 산업의 경량 소재

전문가들은 의료 기기 시장이 2023년까지 4,095억 달러에 이를 것으로 예상합니다. 복합 재료가 포함된 경량 재료는 시장에 혁명을 일으켰습니다. 더 많은 발전은 의학에 대한 더 실용적인 응용으로 이어집니다.

복합재료가 어떻게 생겨났는지 살펴보자. 복합 재료의 역사를 탐구하면서 복합 재료가 미래에 우리를 어디로 데려갈지 추측할 수 있습니다.

복합재료 개발

두 개 이상의 서로 다른 재료를 융합하면 합성물이 됩니다.
인간의 기술이 합성물의 기능을 어떻게 발전시켰는지 살펴보겠습니다.

초기 합성물

복합 재료의 제작은 기원전 1500년으로 거슬러 올라갑니다. 고대 이집트인들이 진흙과 짚을 섞어 튼튼하고 튼튼한 벽돌을 만들던 때입니다. 그들은 이 혼합물을 계속 개발하여 도자기와 보트 제작의 보강재로 사용했습니다.

비슷한 방식으로 몽골인들은 1200년경에 최초의 합성 활을 발명했습니다. 그들은 뼈, 나무, 동물 접착제의 조합을 사용하여 강력하고 정확한 활을 만들었습니다. 이 활은 징기스칸 군대가 군사적 우위를 주장하는 데 도움이 되었습니다.

플라스틱의 탄생

합성 플라스틱이 등장할 때까지 합성 기술의 대부분은 기초적인 상태로 남아 있었습니다.

과학자들은 결합 능력을 크게 향상시키는 복잡한 수지를 개발하기 시작했습니다. 이전에는 식물과 동물에서 발견되는 천연 수지만 결합제로 사용되었습니다. 1900년대 초 과학자들은 다음과 같은 플라스틱을 만들었습니다.

<울>

비닐

폴리스티렌

페놀성

폴리에스터

이 새로운 합성 화합물은 단일 천연 수지보다 성능이 훨씬 뛰어났습니다. 플라스틱은 본디지 접착제로 잘 작동하지만 구조적 지지력은 거의 없습니다. 그들은 여전히 ​​강도와 구조를 제공하기 위해 추가 지원이 필요했습니다. 이는 경량 소재로서의 플라스틱의 생존 가능성을 감소시켰습니다.

1935년 과학자 Owens Corning은 유리 섬유 발명으로 해결책을 찾았습니다. 유리 섬유와 플라스틱을 결합하여 경량 복합 재료 시장에 혁명을 일으켰습니다. 자체적으로 매우 강력하고 지지력이 뛰어났을 뿐만 아니라 매우 가벼웠습니다.

이러한 발전은 FRP(Fiber Reinforced Polymers) 산업의 여명을 가져왔습니다.

군사적 발전

전쟁이 끔찍하지만 전시 전략은 기술을 크게 발전시켰습니다.

제2차 세계 대전은 복합 재료의 발전에 대한 요구를 가져왔습니다. 많은 사람들이 고통을 겪었지만 FRP 산업은 번성했습니다.

특히 군용 항공기는 더 새롭고 더 나은 복합 재료에 대한 요구를 가져왔습니다. 이러한 구조물은 적의 공격을 받는 동안 공중에 떠 있는 데 필요한 폭발성 무기를 탑재하고 있습니다. 이러한 발전은 나중에 우주선을 설계하고 건설하는 데 도움이 될 것입니다.

엔지니어는 나중에 복합 재료의 2차 이점을 발견할 것입니다. 예를 들어 엔지니어는 유리 섬유가 무선 주파수에 투명하다는 것을 알게 되었습니다. 그런 다음 이 재료를 전자 레이더 장비 케이스에 적용했습니다.

시장 확장

전쟁이 끝난 후에도 FRP 산업은 멸망하지 않았습니다.
군수용 애플리케이션에 대한 수요는 낮았지만 복합소재 혁신가의 모멘텀은 여전했습니다. 운송은 산업의 주요 초점이 되었습니다. 예를 들어, 1946년에 출시된 복합 재료로 만든 최초의 상업용 보트 선체입니다.

한 혁신가는 다른 이들보다 뛰어났습니다. Brandt Goldsworth, "복합재료의 할아버지"입니다. Goldworth는 새로운 제조 방법과 제품으로 업계를 발전시켰습니다. 예를 들어, 그는 유리 섬유 서핑 보드로 서핑 스포츠에 혁명을 일으켰습니다.

Goldsworth는 인발로 알려진 그가 개발한 제조 공정으로 큰 찬사를 받았습니다. 제품을 유리섬유로 보강하여 견고하고 내구성이 있도록 하는 공법입니다. 오늘날에도 제품은 다음과 같이 이 방법을 사용하여 만들어집니다.

<울>

사다리 레일

도구 핸들

파이프

화살표

방어구

기차 바닥

의료 기기

현대 합성물

1970년대는 복합 재료 산업에 또 다른 변화를 가져왔습니다.

강화섬유의 개량으로 플라스틱 수지를 숙성시키는 방법. 이제 방탄복에 적합한 Kevlar로 알려진 아라미드 섬유가 만들어졌습니다. 케블라는 인장 강도와 밀도가 높지만 여전히 가볍습니다. 마찬가지로 탄소 섬유 개발이 시작되어 구조물의 강철 부품을 대체했습니다.

복합소재 산업은 계속해서 발전하고 있습니다. 재생 에너지 방식을 개선하고 의료 기기를 업그레이드하는 데 중점을 두고 있습니다.

경량 복합 재료의 의료 용도

부상을 진단하고 치료하는 데 사용되는 복합 제품이 수백만 개 있습니다. 의료 기기 시장은 기본 변기에서 복잡한 의수까지 다양합니다.

의료 분야에서 복합 재료의 일부 개발 응용 프로그램을 살펴보겠습니다. 많은 응용 프로그램이 이미 시장에서 사용 가능하지만 다음은 여전히 ​​많이 연구되고 있습니다. 곧 출시되기를 바랍니다!

탄소 나노튜브

연구자들은 탄소나노튜브(CNT) 고분자 합성물을 사용하여 세포독성 T 세포를 배양하고 있습니다. 암세포를 공격하고 죽이는 백혈구입니다.

이 새로운 기술은 입양 면역 요법에 사용하기 위해 테스트 중입니다. 이 치료에서는 세포를 환자에게서 제거하고 실험실에서 CNT로 강화한 다음 환자에게 다시 주입합니다. 이렇게 하면 감염 및 암과 싸우는 환자의 능력이 향상됩니다.

복합 외상 판

수십 년 동안 골절 수술은 복합 골절과 심각한 골절을 치료하기 위해 금속에 의존해 왔습니다.

복합 플레이트는 금속에 비해 구조적 강도가 높지만 유연성이 더 뛰어납니다. 또한 방사선 투과성을 가지고 있어 X선에서 거의 투명합니다. 플레이트는 조직 접착력이 낮고 생물학적으로 불활성이기 때문에 더 안전합니다.

합성 연골

조직 공학은 손상된 조직을 대체하는 방법으로 각광받고 있습니다. 세포를 조작된 합성물 및 생물학적 활성 분자와 결합하는 관행입니다. 이것은 기능적 조직을 생성합니다.

일부 조작된 조직은 상처 치료용 조직과 같은 상업용 시장에 출시되었습니다. 복합 연골과 같은 다른 많은 것들은 집중적인 연구 단계에 남아 있습니다.

결론 합성물

읽은 것처럼 경량 복합 재료는 의약품을 포함한 많은 시장에 혁명을 일으켰습니다.

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