时装技术与纺织工程

仿生剑麻纤维增强环氧复合材料在足部假肢中的应用实验研究

Temesgen Tilahun* 和 Samuel Tesfaye

假肢脚是用来代替生物部分帮助截肢者安全运动的装置。这项工作主要关注点是研究蜘蛛网状剑麻纤维增强环氧复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩强度和吸水率。假肢行业使用高密度聚丙烯 (HPP) 和复合材料 (碳或玻璃) 或混合纤维增强环氧复合材料。纤维成本高和 PP 强度低是当前假肢生产的问题。这项研究旨在基于生物启发式纤维取向技术，设计一种具有更好机械性能和价格合理的天然纤维 (剑麻) 增强复合材料的下肢假肢脚。手工铺层制造技术用于制备一种由 70% 的环氧基质和 30% 的剑麻纤维 (50 毫米长的纤维) 以蜘蛛网状取向编织而成的复合材料。用 5% 的 NaOH 处理纤维 5 小时，然后在烤箱中干燥 2 小时。然后制备按（0/3/6/9/12）度顺序堆叠在一起的五层复合材料。实验结果表明，蜘蛛网取向剑麻纤维增强环氧复合材料具有优异的性能，其拉伸强度为45.6 MPa，拉伸模量为1.2 GPa，弯曲强度为76.78 MPa，弯曲模量为3.42 GPa，压缩强度为65.55 Mpa，压缩模量为2.229 MPa，冲击强度为12.72 J/cm ²，抗冲击能量为4.6 J，平均吸水率为3％。因此，蜘蛛网取向剑麻纤维增强环氧复合材料可以作为假肢足制造商的替代材料。