Keramische Werkstoffe

Es gibt eine Vielzahl von keramischen Materialien, die in der Technik verwendet werden. Traditionell war Aluminiumoxid das Material der Wahl, aber jüngste Entwicklungen haben Aluminiumoxid zäher als je zuvor gemacht. Dieses Material wird in Hybridkondensatoren verwendet, einschließlich aluminiumoxidgehärteter und zirkonoxidgehärteter Vorrichtungen. Letztendlich hängt die Haltbarkeit des Materials von seiner konkreten Anwendung ab. Aluminiumoxid ist jedoch das am häufigsten verwendete Keramikmaterial für die Verwendung in der Technik.

Diese Materialien zeichnen sich durch eine Vielzahl von Eigenschaften aus. Sie sind ungiftig und beständig gegen Hitze und chemische Reaktionen. Sie sind außerdem hochgradig biokompatibel, was sie zu einer bevorzugten Wahl für viele medizinische Anwendungen macht. Neben Implantaten werden Keramiken auch in Gewebezüchtungsgerüsten, Medikamentenverabreichungsgeräten und piezoelektrischen Komponenten verwendet. Die zunehmende Individualisierung hat zu einer größeren Auswahl an Cochlea-Implantat-Komponenten auf Keramikbasis geführt.

Die Verfügbarkeit billiger keramischer Rohstoffe macht die Keramikherstellung erschwinglich. Die Materialien sind relativ kostengünstig herzustellen und können bearbeitet werden, um jeder Form oder Abmessung zu entsprechen. Darüber hinaus sind Keramiken kostengünstig in der Anwendung und können für viele medizinische Geräte eine kostengünstige Alternative darstellen. Das Haupthindernis für die Implementierung von Keramik in Medizinprodukten ist der Prozess der Einrichtung des Herstellungsprozesses. Während viele Hersteller von Medizinprodukten Erfahrung mit der Verwendung von Keramikmaterialien haben, sind einige möglicherweise skeptisch gegenüber den technologischen Vorteilen der Verwendung von Keramik in ihren Produkten.

Eine Branche, die eine erhebliche Nachfrage nach Keramik generiert, ist die Medizingeräteindustrie. Im Jahr 2012 beschäftigte die Branche rund 356.000 Menschen und hatte einen Wert von 60 bis 70 Millionen Dollar. Im Jahr 2013 erließ der Gesetzgeber in Washington eine Verbrauchssteuer von 2,3 % auf einige Arten von Medizinprodukten, mit Ausnahme von Brillen, Kontaktlinsen und Hörgeräten. Während der Kongress entscheiden muss, ob diese Steuer fortgeführt werden soll, würde sie am 1. Januar 2018 in Kraft treten.

Eine weitere häufige Verwendung für Keramik sind medizinische Geräte. Tatsächlich wird es zunehmend in vielen Branchen eingesetzt, einschließlich Zahnimplantaten. Die chemische Beständigkeit des Materials ist einer der wichtigsten Vorteile von Keramik. Es reagiert nicht mit Wasser oder organischen Lösungsmitteln, was es ideal für den Bau einer Vielzahl von medizinischen Geräten macht. Das Material ist außerdem hitze- und kältebeständig und kann viele verschiedene Formen annehmen. Dies macht es zur idealen Wahl für viele medizinische Anwendungen.

Keramische Werkstoffe werden in der Medizin vielfältig eingesetzt. Sie können in einer Vielzahl von Geräten verwendet werden, einschließlich medizinischer Implantate. Neben ihren elektrischen und mechanischen Eigenschaften kann Keramik in Medizinprodukten eingesetzt werden. Zu den chirurgischen Anwendungen gehören die Implantation von Sensoren und Brachytherapie-Seeds. Keramikmaterialien sind nicht nur hart, sondern auch haltbarer als Metalle und Polymere und kostengünstiger als die meisten anderen Materialien. Sie können auch stark mit elektrischen Schaltkreisen gemustert und mit einem außergewöhnlichen Detaillierungsgrad geformt werden.

Hochleistungskeramiken sind auf bestimmte Anwendungen spezialisiert. Siliziumnitride werden in Schneidwerkzeugen verwendet, während Wolframkarbide für die Luft- und Raumfahrt verwendet werden. Während die gebräuchlichsten Keramiken amorph sind, bestehen sie oft aus anorganischen Verbindungen. Graphit ist ein Beispiel für ein anorganisches Material, während Diamant ein kristallines Material ist. Diese beiden Materialien werden sowohl als oxidativ als auch als nichtoxidisch klassifiziert, weshalb sie sowohl als chemische als auch als physikalische Eigenschaften klassifiziert werden können.