[发明专利]基于取向碳纳米管纤维的可植入韧带替代材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于取向碳纳米管纤维的可植入韧带替代材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）一级螺旋取向碳纳米管纤维的制备；采用气相沉积与干法纺丝方法，有两种不同合成途径：

一是通过化学气相沉积法合成碳纳米管阵列，以带有尖头的纺锤将所拉出的碳纳米管窄带连接起来后匀速旋转，纺出一级螺旋取向碳纳米管纤维；

二是通过浮动催化气相沉积法连续制备碳纳米管窄带，以带有尖头的纺锤将所拉出的碳纳米管窄带连接起来后匀速旋转，纺出一级螺旋取向碳纳米管纤维；

所述一级螺旋取向碳纳米管纤维，其纤维螺旋角为20-60度，纤维直径为10-150 µm；螺旋角、纤维直径通过电机转速、碳纳米管带宽度与加捻时间进行调控；

（2）具有螺旋结构的二级纤维的制备；将一股或多股一级纤维平行排列，一端固定，另一端与电机连接，通过电机匀速旋转，得到多级加捻的具有螺旋结构的二级纤维；

所述二级纤维中，一级纤维数目为1-100；二级纤维直径为10-5000µm，纤维螺旋角为20-60度；其螺旋角、纤维直径通过电机转速、一级纤维直径、一级纤维股数及加捻时间进行调控；

（3）具有双螺旋结构的三级碳纳米管纤维的制备；将一股或多股二级纤维，保持两端应力固定，进行平行排列，取其中一端固定于电机上，另一端保持固定不动；电机匀速旋转后，将两端同时取下保持长度不变，以中间位置为对称点，将纤维折叠至原有两固定端重叠，保持原固定端稳定，中间位置应力释放，得到具有双螺旋结构的三级碳纳米管纤维；该三级碳纳米管纤维即为韧带植入替代材料；

所述三级碳纳米管纤维，其中二级纤维数目为1-100；螺旋结构直径为20-10000 µm，螺距大于10µm；其螺旋结构直径、螺距通过电机转速、二级纤维直径、二级纤维股数及加捻时间进行调控。

2.一种由权利要求1所述制备方法得到的基于取向碳纳米管纤维的可植入韧带替代材料，其拉伸模量达1.4-4GPa，拉伸断裂伸长率为10-30%，在反复弯曲1000000次后，力学性能亦可有效维持；其密度为0.3-0.9g/cm³，并具有大量与自体韧带结构类似的纳米级和微米级取向孔道。

3.如权利要求2所述的基于取向碳纳米管纤维的可植入韧带替代材料作为动物体内韧带植入材料的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，所述动物为鼠、兔、猫、狗、羊、猪或人。