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碳素的用途

炭素制品按产品用途分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭

电极类、糊类、电炭类等等。俗称炭砖或电炉块，主要用于冶金行业：

有色金属和无色金属的冶炼以及电石、磷化工企业。炭块按用途可分

为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为

炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等炭素制品按原料和生产工艺

不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素

制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于

l%）。我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同

的用途和不同产工艺过程进行分类的。这种分类方法基本上反映了产

品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也

采用这种分类标准。[1]另外，就炭素产品质量来说，宁夏的炭素产

品因为所用原材料是太西无烟煤，在原材料上占有较大优势，所产多

灰类炭素产品属全国前列。

自上世纪60年代首次用低温热解同性碳制造出人工机械心瓣并

临床应用成功以后，由于碳素材料具有十分突出的生物相容性和适中

的机械性能，国内外对新型医用材料的开发应用研究一直十分活跃。

总体上看，医用碳素材料主要是作为假体植入到体内修复或替代被破

坏的器官的功能。一方面，医用碳素材料是一种化学惰性材料，具有

良好的生物相容性，在体内不会因被腐蚀或磨损，不会产生对机体有

害的离子，低温热解同性碳还具有罕见的抗血凝性能，可直接应用于

心血管系统；另一方面，与金属材料相比，医用碳素材料又具有良好

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的“生物力学相容性”，尤其是碳纤维问世以来，碳/碳复合材料、

碳纤维增强树脂等多种高性能结构材料不断涌现，它们可容高强度低

模量于一身，并具有很好的抗疲劳性能，因此医用碳素材料作为修复

或替代受损骨组织的材料已较为广泛地应用于骨伤外科。

医用碳素材料在临床应用方面的进展

医用碳素材料在心血管系统中的应用

人工机械心脏瓣膜自1969年临床应用成功后，不到10年时间

就有20多万人植入了这种人工心瓣，其中大约70%是用掺硅低温热

解同性碳制成的。同类型机械心瓣在国内也于1978年应用于临床。

通过完善机械心瓣的结构来不断改善心瓣的功能仍是当前研究的热

点，国内已有双叶翼型瓣的开发研究报告。

医用碳素材料在修复结缔组织中的应用

碳纤维及其织造物作为修复损伤的韧带与肌腱，国内已广泛应用

于临床，当碳纤维作为腱的取代物移入体内后起柔性固定的作用，碳

纤维相当于支架，新的腱逐渐在碳纤维周围形成并最终取而代之。通

过碳纤维网袋悬吊术可治疗肾下垂。用碳纤维增强的壳聚糖复合膜的

力学性能和抗卷曲性可得到明显改善，可望用于张力部位的体内修补

和缝合。

医用碳素材料在牙科中的应用

碳素材料在牙科主要是作为骨内种植体代替损失的牙根。广泛应

用于宇航工业的碳/碳复合材料制成的牙种植体在强度上已能满足要

求。与金属牙种植体相比，碳质种植体的优势在于弹性模量与骨质相

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近，表面易制出多孔膜，所以这种种植体植入后不易松动。有一期临

床试验结果表明：使用碳/碳复合材料制成的牙种植体可以防止牙槽

骨的吸收。在提高牙种植体与牙槽骨的结合强度方面，主要有两种方

法，一种是在牙种植体的表面制成一层坚固的细密网架结构薄层(FRS

膜)；另一种方法是将碳质种植体表面用钙、磷离子膜化。

医用碳素材料在骨伤外科中的应用