[发明专利]一种碳纤维复合材料人工骨及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料人工骨，其特征在于：包括碳纤维复合材料弹簧状骨架，或者包括碳纤维复合材料弹簧状骨架和碳纤维复合材料销片；所述碳纤维复合材料销片通过插入式设置在弹簧状骨架空腔一端或两端，或者贯穿设置在碳纤维复合材料弹簧状骨架空腔内；所述碳纤维复合材料弹簧状骨架由碳纤维弹簧状骨架及其表面的热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层构成；所述碳纤维弹簧状骨架是由碳纤维编织而成的弹簧状结构；所述碳纤维复合材料销片贯穿设置在碳纤维复合材料弹簧状骨架空腔内时，碳纤维复合材料销片的长度不小于所述碳纤维复合材料弹簧状骨架的长度，碳纤维复合材料销片贯穿设置在碳纤维复合材料弹簧状骨架空腔内，两端露头或一端露头。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工骨，其特征在于：

所述碳纤维复合材料弹簧状骨架外部设有碳材料管套；

所述碳纤维复合材料弹簧状骨架截面为圆形、椭圆形、D形、豌豆形或方形。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工骨，其特征在于：所述碳纤维复合材料销片是由碳纤维编织而成的辫状结构及其表面的热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层构成；所述碳纤维复合材料销片上设有若干缝合孔。

4.根据权利要求1或3所述的一种碳纤维复合材料人工骨，其特征在于：所述碳纤维复合材料人工骨的体积密度为0.8g/cm³～2.0g/cm³。

5.权利要求1～4任一项碳纤维复合材料人工骨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将复数根碳纤维旋拧成碳纤维绳，再将至少三根碳纤维绳编织成碳纤维辫，所述碳纤维辫按顺时针或逆时针方向平行缠绕在棒状模具上形成弹簧状碳纤维预制体；

2)所述弹簧状碳纤维预制体采用化学气相渗透和/或液体浸渍增密后，即得碳纤维弹簧状骨架坯体；

3)所述碳纤维弹簧状骨架坯体移除棒状模具后，置于真空或保护气氛中高温纯化处理，即得碳纤维弹簧状骨架；

或者，所述碳纤维弹簧状骨架坯体，置于真空或保护气氛中高温纯化处理后，移除棒状模具，即得碳纤维弹簧状骨架；

4)在管状骨架表面制备热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层，即得碳纤维复合材料弹簧状骨架；

5)在碳纤维复合材料弹簧状骨架空腔一端或两端插入碳纤维复合材料销片，或者在碳纤维复合材料弹簧状骨架空腔贯穿插入碳纤维复合材料销片，两者组合，即得人工骨；

或者，在碳纤维复合材料弹簧状骨架与碳纤维复合材料销片组合后，在碳纤维复合材料弹簧状骨架外部套入碳材料管套，即得人工骨。

6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料人工骨的制备方法，其特征在于：所述碳纤维绳由至少1k碳纤维旋拧而成，k表示一千根。

7.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料人工骨的制备方法，其特征在于：所述棒状模具由碳材料或在高温下能生成碳材料的材料构成；

所述棒状模具的截面为圆形、D形、椭圆形、豌豆形或方形。

8.根据权利要求5、6或7所述的碳纤维复合材料人工骨的制备方法，其特征在于：所述高温纯化处理的温度为1200℃～2600℃，保温时间为2h～15h。