九十年代以来，世界新一代假肢设计的越发精密细致，并普遍趋向使用气压、液压及电子装置，所以减轻假肢中每个构件的重量迫在眉睫。假肢构件包括假脚、膝关节、踩关节、腿管和接受腔，这些构件原来是用木、铸钢、铝、不锈钢等材料,现在国外许多大公司都已设计、制造出了碳纤维增强树脂的复合材料系列构件,由于将这些航用高新材料引入假肢制品,从而大大减轻了假肢重量,这对假肢制品来说是一个划时代的变化。
到了二十年代，伴随着医疗技术的进步，碳纤维假肢将不再是奢侈品行业的一部分，而是成为假肢的标准产品。
目前世界上流行的有近20种储能脚,基本上都是用碳纤维增强树脂复合材料制做，美国最早有西雅图脚，脚龙骨尼龙“和KeY1ar纤维复合板。SAFE脚龙骨是用聚氨醋制做的。CARBONCOPYH龙骨是用碳纤维增强树脂复合材料板状物制做的。
随着业内人士对碳纤维应用真实范围的调研，越来越多的医学专家对其感兴奋。虽然在本文中重点是关注碳纤维修复，但外科碳纤维植入物的使用也在爆炸式增长。为什么碳纤维会适用于医疗领域，它的基本特征是什么？
除脚板外,一个很重要的假肢构件就是膝关节,它也已引用碳纤维复合材料制做。膝关节的作用是代偿正常膝关节的机能,如伸展不超过180°,活动域在150°以上,承重时即支撑时要稳,平地步行要求与正常小腿摆动接近一致,可变换步行速度,例如急停等。目前，世界上流行的有二十多种膝关节的外框均用碳纤维复合材料制做。例如,德林公司有九种,它们是碳纤维气压脱膝关节、碳纤维气压安全膝、碳纤维气压欧柏膝(见图2)、碳纤维欧柏膝、碳纤维欧柏固定膝、碳纤维欧柏30。固定膝、碳纤维油压膝(又分四螺丝型和夹管型两种)和碳纤维小孩单轴固定膝。限于篇幅,其功能不再一一介绍。
但它们的特点皆是为减轻重量而采用碳纤维框架结构,使关节轻、稳定、摆动平滑顺畅和低体能消耗。此外,德林还有碳纤维髓关节,也是用碳纤维的框架结构,具有高水准的稳定性和安全性,由于轻,得以保证效能的实现。


碳纤维材料的优势
碳纤维比钢更轻、更坚固。可以通过使用高压釜固化、高压釜外固化、气囊成型、铸造成型和压缩成型等多种加工形式来加工碳纤维产品。
使用碳纤维材料生产的结构件可以达到最高标准，并可以按照所需的精确形式创建。此外，与钛等金属相比，材料特性会变得更硬、更轻、更耐用。
利用碳纤维制作假肢最重要的是，它的密度和弹性与骨骼相似，根据一项名为碳纤维植入物生物相容性的大鼠研究，碳纤维增强复合材料刺激了胫骨骨髓内的骨整合。此外，碳纤维增加了骨面积百分比（PBA）。
当碳纤维和钛合金的表面积同为0，1毫米（0，0039英寸）时，相比之下，碳纤维的表面积比钛合金的19，3%高出77，7%。虽然这一切都集中在植入物上，但碳纤维假体将受益于该材料的许多固有特性。
碳纤维假肢的好处
 
通过使用坚固灵活的材料，可以创建适合日常使用的修复解决方案。因为碳纤维具有轻量化、高灵活、高强度，且具有广泛的适应能力。此外，当碳纤维和聚合物的混合时会提供更广泛的使用范围。
 
碳纤维复合材料的机械性能包括其轻质、柔韧性和高强度，使其成为一种很好的应用材料。当一个人体重的压缩负荷被施加在假肢上时，这些特性使其可以储存能量。在下一步抬脚时会导致减压，材料会恢复到其原始形状，释放储存的能量。因此，碳纤维复合材料在站立阶段储存弹性能，并在有助于摆动腿的步骤中释放弹性能。
这种能量储存和释放系统可以提高假肢的性能。在描述假肢系统的行为时，可以假设它的行为像一个完美的弹簧，这意味着其适用于胡克定律，应力和应变之间存在线性关系，不会损失能量。
 
就材料的组成而言，碳纤维的浸没强度和聚合物的柔韧性都有助于提高材料的柔韧性。由于当平行于纤维方向和横向方向施加载荷时，纤维以不同的机械方式响应，因此平均材料性能对几何结构敏感。因此，不仅假肢的设计对其功能很重要，而且为了调整个人的性能，可以改变材料的组成。
无论从事什么活动，重量对于假肢来说都是至关重要的。由于碳纤维假肢要比金属复合材料轻得多，因此可以加工制成更薄的假肢。