Полиэфирэфиркетон, армированный углеродным волокном (CF/PEEK), представляет собой высокоэффективный термопластичный композитный материал. По сравнению с традиционными термореактивными композитными материалами на основе эпоксидной смолы, армированной углеродным волокном, он обладает характеристиками хороших механических свойств при высоких температурах, хорошей термической стабильности, ударопрочности, простоты ремонта, удобства хранения и высокой эффективности формования. Поэтому композиционные материалы CF/PEEK широко используются в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, нефтехимической и т. д.

Недавно профессор Ци Чжэнчао из Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики опубликовал статью под названием «Влияние температуры и скорости деформации на упрочняющее поведение композитов из полиэфирэфиркетона (CF/PEEK), армированных углеродным волокном, под нагрузкой сдвига», в которой систематически изучалось влияние температуры и деформации на поведение сдвига композитов CF/PEEK и обнаружили, что при повышении температуры от 20 ℃ до 130 ℃ предел текучести уменьшался примерно на 66%, причем скорость снижения сначала была быстрой, а затем замедлялась, поскольку показано на рисунке 1; по мере увеличения скорости деформации с 10 ^-5 с ^-1 до 0,1 с ^-1 предел текучести равномерно увеличивался примерно на 35%, как показано на рисунке 2, что способствовало расширению диапазона применения CF/PEEK. Среди них выбранные ими композитные материалы CF/PEEK были произведены компанией Jiangsu Junhua Special Engineering Plastics Products Co., Ltd.

В последние годы исследования PEEK в основном сосредоточены на медицинских устройствах. Главным образом это связано с тем, что модуль упругости ПЭЭК составляет около 3-4 ГПа, что ближе к модулю упругости костной ткани (губчатая кость 3,2-7,8 ​​ГПа, кортикальная кость 17-20 ГПа) по сравнению с чистым титаном (110 ГПа). Он позволяет избежать эффекта экранирования напряжений, эффективно и сбалансированно переносить нагрузку на границу раздела костной ткани и поддерживать стабильность поверхности соединения с костью. Однако по сравнению с металлическими имплантатами механические свойства PEEK необходимо улучшить, а армирование волокном является очень эффективным методом. В настоящее время существуют композитные материалы PEEK, армированные стекловолокном и углеродным волокном. На примере CF/PEEK, LU-CF/PEEK получают с использованием однонаправленного препрега CF/PEEK 0°, а его продольный модуль может достигать 130 ГПа!

В настоящее время применение PEEK и его армированных материалов в медицинской промышленности включает в себя позиционирующие рамки из PEEK, используемые в хирургическом позиционировании ортопедических хирургических роботов, медицинские катетеры из PEEK, рамки для наведения интрамедуллярных бедренных гвоздей, кронштейны для внешней фиксации из PEEK и т. д.

Цифры и данные в статье взяты из: Яо Чэньси, Ци Чжэньчао, Чэнь Вэньляна и др. Влияние температуры и скорости деформации на упрочняющие свойства композитов из полиэфирэфиркетона, армированных углеродным волокном, при сдвиговой нагрузке [J]. Журнал Композиционные материалы, 2021, 38.