עצמות פלסטיק מושתלות בגוף האדם! "סגסוגת חיים" רפואית: הצצה

כאשר פלסטיק יהפוך לגיבור-על בשנת 2025

בעולם החומרי, פוליאתתרקטון (PEEK) אינו בשום אופן פלסטיק רגיל. זהו פסגת הפלסטיק ההנדסי המיוחד, המשלב ביצועים מצוינים ונועד לאתגר את הסביבות התובעניות ביותר. דמיינו חתיכת פלסטיק שיכולה לעמוד בטמפרטורת מתכת מותכת, להתנגד לשחיקה של חומצות חזקות ובסיסים, להיות חזקה כמו מתכת, ואפילו להיות מושתלת בגוף האדם כדי להחליף עצמות - זוהי המציאות שנוצרה על ידי PEEK.

ביצועי שיא בסיבולת תרמית

● ניתן להשתמש בו לאורך זמן בטמפרטורה של עד 240 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת יישום העומס יכולה להגיע ליותר מ-300 מעלות צלזיוס. נקודת ההיתוך גבוהה עד 343 מעלות צלזיוס. אפילו בטמפרטורות גבוהות, הוא עדיין שומר על תכונות מכניות מצוינות ויציבות ממדית.

● לפלסטיק רגיל (כגון ניילון 66, ABS) יש בדרך כלל טמפרטורת שימוש ארוכת טווח של פחות מ-100 מעלות צלזיוס. מעבר לטמפרטורה זו, הוא יתרכך במהירות ויתעוות.

● לפלסטיק הנדסי כללי (כגון POM, PET) יש טווח טמפרטורות שימוש ארוך טווח של 100-150 ℃.

● לפלסטיק בעל ביצועים גבוהים אחרים (כגון PPS, PEI) יש עמידות לטמפרטורות ארוכות טווח של כ-200-240 ℃ עבור PPS וכ-170-180 ℃ עבור PEI. הצצה הוא בעל הביצועים הטובים ביותר מבין התרמופלסטים מבחינת עמידות לטמפרטורות.

חוזק מכני וקשיחות שעולים על השאר.

● חוזק המתיחה, חוזק הכיפוף והמודול גבוהים ביותר, ואפילו בטמפרטורות גבוהות, הם מראים דעיכה מועטה מאוד. עמידות בפני שחיקה מצוינת, עם מקדם חיכוך נמוך ויציב.

● פלסטיקים נפוצים: בדרך כלל בעלי חוזק וקשיחות נמוכים, וסובלים מפגיעה משמעותית בביצועים בטמפרטורות גבוהות.
מתכות (כגון סגסוגות אלומיניום): החוזק והצפיפות של PEEK גבוהים בהרבה מאלה של רבים אחרים 

● סגסוגות אלומיניום, ואף מתקרבות לסגסוגות מיוחדות. הן קלות יותר במשקל ויכולות להשיג עיצוב קל משקל.

● פלסטיק הנדסי אחר: ל-PEEK יש בדרך כלל חוזק וקשיחות טובים יותר בטמפרטורת החדר מאשר ל-PPS ול-PEI. יתר על כן, בסביבות טמפרטורה גבוהות מעל 200 מעלות צלזיוס, שיעור שימור הביצועים שלו גבוה בהרבה.

עמידות בפני קורוזיה כימית בלתי שבירה

● קיטור בטמפרטורה של 260 מעלות צלזיוס יכול לעמוד ב-60% חומצה גופרתית או 40% נתרן הידרוקסידי בטמפרטורות גבוהות. הוא נשאר יציב בטווח רחב של טמפרטורות ולחצים. רק חומצה גופרתית מרוכזת, חומצה הידרופלואורית וחומצות מחמצנות חזקות אחרות יכולות להמיס או לפגוע בו.

● ניילון, PBT וכו': סופגים לחות בקלות, מה שגורם לשינויים ממדיים ושינויים בביצועים; עמידות ירודה בפני הידרוליטיס.

● רוב סוגי הפלסטיק: דורשים תוספת של מעכבי בעירה כדי להגיע לרמת V-0, דבר שעשוי לפגוע בתכונות אחרות. PEEK הוא מעכב בעירה מטבעו וידידותי לסביבה.

עמידות יוצאת דופן לקרינה ותכונות חשמליות

● הוא יכול לעמוד במינונים גבוהים במיוחד של קרני γ וקרינת אלומת אלקטרונים תוך שמירה על ביצועים יציבים. יש לו חוזק דיאלקטרי גבוה, והקבוע הדיאלקטרי שלו ומקדם ההפסד שלו נשארים יציבים ונמוכים בטווח רחב של טמפרטורות ותדרים, מה שהופך אותו לחומר מבודד מצוין.

● יש לו עמידות גבוהה בהרבה לקרינה מאשר פלסטיק רגיל ורוב פלסטיקי ההנדסה. יציבות הביצועים החשמליים שלו יוצאת דופן במיוחד בסביבות של טמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה.

ביולוגיות תאימות ויכולת עיבוד

● עומד בתקני התאימות הביולוגית ISO 10993, נמצא בשימוש נרחב במכשירים רפואיים המושתלים בגוף האדם לטווח ארוך (כגון מכשירי איחוי עמוד שדרה, מכשירי קיבוע טראומה). למרות נקודת ההיתוך הגבוהה שלו, ניתן לעבד ולעצב אותו באמצעות שיטות כמו הזרקה, שיחול והדפסה תלת-ממדית.

● הביו-קומפטביליות שלו עדיפה על זו של רוב המתכות (בהתחשב בשחרור יוני מתכת) ופלסטיקים הנדסיים אחרים. קושי העיבוד גבוה יותר מזה של פלסטיק רגיל (הדורש טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה), אך הוא נמנה עם הפלסטיק בעל יכולת העיבוד הטובה יותר מבין הפלסטיקים המיוחדים בעלי הביצועים הגבוהים.

התחומים שבהם PEEK זורחת בבהירות

● תעופה וחלל: רכיבים מבניים קלים, חיבורי צינורות דלק ונפט עמידים לטמפרטורות גבוהות, בידוד כבלים, מיסבים, אטמים.

● תעשיית הרכב: חלקי מנוע היקפיים עמידים לטמפרטורות גבוהות (חיישנים, מחברים), רכיבי תיבת הילוכים, אטמים עמידים בפני שחיקה, רכיבי בידוד לסוללות רכב חשמלי.

● שתלים רפואיים: אמצעי קיבוע אורטופדיים (לוחות עצם, ברגי עצם), אמצעי איחוי לעמוד השדרה, רכיבי מפרקים מלאכותיים, מכשירים דנטליים.

● ייצור מוליכים למחצה: נשאי פרוסות, רכיבי ציוד לתהליך רטוב (עמידים בפני כימיקלים בעלי טוהר גבוה וטמפרטורות גבוהות).

● נפט וגז: אטמים לחיפושי ים עמוק, מושבי שסתומים, רכיבי משאבה עמידים בפני שחיקה (עמידים לטמפרטורות גבוהות, לחץ גבוה ומדיה קורוזיבית).

● מגזר תעשייתי: אטמים בעלי ביצועים גבוהים, לוחות שסתומים למדחס, כלובי מיסבים, מעטפות משאבה עמידות בפני קורוזיה, חומרי סינון בטמפרטורה גבוהה.

הצצה מייצג את שיא ביצועי הפלסטיק. הוא משלב את חוזק המתכות, עמידות החום של הקרמיקה, האדישות של הזכוכית ואת גמישות הפלסטיק, ומפגין אמינות שאין שני לה בסביבות קיצוניות. למרות שעלותו גבוהה מזו של חומרים קונבנציונליים, ביישומים הדורשים ביצועים אולטימטיביים, אורך חיים ארוך, בטיחות ואמינות, או הפחתת משקל, הערך שמביא PEEK עולה בהרבה על ההשקעה הראשונית שלו. כאשר חומרים מסורתיים נכשלים תחת טמפרטורות גבוהות, קורוזיה, בלאי או תקנות מחמירות, PEEK הוא לעתים קרובות "גיבור העל החומרי" המספק את הפתרון האולטימטיבי.

הערה עיקרית: הביצועים הספציפיים של PEEK עשויים להשתנות בהתאם ליצרנים שונים, לדרגות המוצר (כגון שרף טהור, מחוזק בסיבי זכוכית, מחוזק בסיבי פחמן, מותאם בפני שחיקה וכו') ולשיטות העיבוד הבאות. ביישומים מעשיים, יש לבחור את דרגת המוצר המתאימה ביותר על סמך דרישות ספציפיות.