Mezi hlavní součásti mikropumpy patří membrána, píst, ventil, těsnění, cesta plynu a pouzdro. Každá část má jiné požadavky na vlastnosti materiálu.
(1) Membrána
Požadavky na výkon: vysoká elasticita, odolnost proti únavě, dobrá vzduchotěsnost, odolnost proti chemické korozi.
Doporučené materiály:
Silikonová pryž: Dobrá flexibilita, vysoká teplotní odolnost (nad 200 stupňů), silná chemická inertnost, vhodná pro lékařské aplikace.
Fluorkaučuk (Viton/FKM): Vynikající odolnost proti opotřebení a oleji, vhodný pro dlouhodobý provoz.
Polytetrafluorethylenový (PTFE) povlak: Přidání PTFE povlaku na povrch membrány zvyšuje chemickou odolnost a vzduchotěsnost a zároveň snižuje tření.
(2) Píst
Požadavky na výkon: vysoká tvrdost, nízké tření, vysoká odolnost proti opotřebení, rozměrová stálost.
Doporučené materiály:
Keramické materiály, jako je alumina nebo zirkonová keramika, mají extrémně vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení, přičemž koeficient tření je nízký, vhodný pro dlouhodobý provoz.
Engineering Plastics (POM/PEEK):
POM (polyformaldehyd): Nízký koeficient tření, dobrá rozměrová stabilita, vhodné pro aplikace s nízkou až střední zátěží.
PEEK (polyetheretherketon): odolnost vůči vysokým teplotám a korozi, vhodný pro scénáře s vysokou intenzitou.
Kovové materiály:
Nerezová ocel (např. 316L): Vynikající odolnost proti korozi, vhodná pro scénáře vysoké pevnosti ve zdravotnictví.
Hliníková slitina: Nízká hmotnost, vhodná pro přenosná zařízení, ale musí být potažena antioxidačním povlakem.
(3) Ventily
Požadavky na výkon: vysoká citlivost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti únavě, těsnění.
Doporučené materiály:
Silikonová nebo fluorová pryž: Vysoká flexibilita, vhodná pro aplikace s ventilovými kotouči, zajišťující rychlou odezvu.
PEEK nebo polytetrafluorethylen (PTFE) : Odolný vůči chemické korozi a vysokým teplotám, pro přesnou cívku.
Kovový materiál (nerezová ocel nebo slitina titanu): vhodný pro vysoce přesné, vysoce pevné tělo ventilu.
(4) Těsnění
Požadavky na výkon: silná vzduchotěsnost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti chemické korozi, dlouhá životnost.
Doporučené materiály:
Fluorkaučuk (FKM/Viton): vhodný pro prostředí s vysokou teplotou a vysokým tlakem.
EPDM (EPDM): má vynikající odolnost proti stárnutí a chemickou inertnost, vhodný pro kontakt s kyslíkem.
Lékařský silikon: měkký, chemicky inertní.
(5) Plynovody a plynovody
Požadavky na provedení: chemická odolnost, hladká vnitřní stěna, nízká odolnost vůči plynům, zdraví a bezpečnost.
Doporučené materiály:
Polyetylen (PE)/polypropylen (PP): lehký, silná chemická odolnost.
Polyuretan (PU): Měkký a vhodný pro ohýbání trubek.
Nerezová ocel nebo slitina hliníku: pro vysokopevnostní nebo vysokotlaké plynové potrubí.
(6) Shell
Požadavky na výkon: odolnost proti nárazu, odolnost proti korozi, zvuková izolace, odolnost proti vysokým a nízkým teplotám.
Doporučené materiály:
Vysoce výkonné plasty (jako ABS nebo slitiny PC-ABS): Dobrá odolnost proti nárazu a vhodné pro lehké konstrukce.
Hliníková slitina: Nízká hmotnost, dobrý odvod tepla.
Nerezová ocel: Vhodné pro aplikace s vysokou pevností, ale relativně těžké.
2. Klíčový výkon a přizpůsobení materiálů
(1) Vysoká odolnost proti opotřebení
Materiálová řešení:
Části pístu jsou vyrobeny z keramiky nebo vysoce výkonných technických plastů, jako je PEEK.
Ventil používá vysoce elastickou fluorovou pryž pro snížení opotřebení kotouče ventilu a sedla.
(2) Vzduchotěsnost
Materiálová řešení:
Používejte materiály s nízkou propustností pro plyny (jako jsou membrány potažené PTFE nebo těsnění z fluorokaučuku).
Zajistěte přesnost obrábění a povrchovou úpravu materiálu pro snížení úniku plynu.
(3) Odolnost proti chemické korozi
Materiálová řešení:
Silikon, fluorokaučuk, PTFE a další materiály se používají na díly, které přicházejí do styku s čisticími a dezinfekčními prostředky.
Pro součásti pístu a tělesa ventilu používejte korozivzdorné kovy (jako je nerezová ocel 316L nebo slitina titanu).
(4) Biologická kompatibilita
Materiálová řešení:
Všechny materiály přicházející do styku s plynem musí být lékařsky certifikované (např. USP třída VI).
Ujistěte se, že povrch materiálu je bez škodlivých sraženin, vhodný pro dlouhodobý kontakt s dýchacími plyny pacienta.
3. Aplikace pokročilé materiálové technologie
(1) Technologie povlakování
Povlak s nízkým třením: Povlak PTFE nebo DLC (diamantový povlak) na povrchu klíčových součástí, jako jsou písty a membrány, pro snížení tření a prodloužení životnosti.
Antibakteriální povlak: Antibakteriální povlak lze přidat k materiálu pláště nebo cesty plynu, aby se snížilo riziko přenosu patogenů.
(2) Kompozitní materiály
Použití vícevrstvých kompozitních struktur v membránách a těsněních:
** Vnitřní pružný materiál (např. silikon) ** poskytuje pružnost.
** Vnější vrstva z vysoce pevného materiálu (jako je nylonové vlákno) ** zvýšená odolnost.
4. Zkoušení a ověřování materiálů
(1) Test výkonnosti
Test za vysoké a nízké teploty: aby se zajistilo, že výkon materiálu je stabilní v rozmezí -20 stupňů až 50 stupňů .
Zkouška vzduchotěsnosti: Zjistěte únik plynu z membrány a těsnění pod vysokým tlakem.
(2) Životní zkouška
Zkouška únavy: Simulujte dlouhodobé provozní podmínky pro ověření odolnosti materiálů proti únavě.
Chemické testování: Hodnocení stability materiálů v různých dezinfekčních prostředích.
(3) Lékařské osvědčení
Materiál musí projít testem biokompatibility ISO 10993, aby bylo zajištěno, že není škodlivý pro člověka.