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在过去三十年中，聚合物基质复合材料的开发取得了长足的进步。纤维增强聚合物的复合材料具有极佳的强度和硬度。


图1：植入物、手术仪器和整形外科器械中使用的复合材料和金属的物理和机械特性比较

先进复合材料又称为高性能复合材料，它含有大量（约占总体积的60%）的耐受性极佳的连续纤维，这些连续纤维通常由碳、玻璃或芳纶材料组成。欧洲和美国的航天航空行业一直是先进复合材料研究的主要驱动力。由于高性能复合材料具有极佳的硬度和强度，且重量轻，因此是航天航空行业的理想材料。重量的降低可以提升燃油效率，并促进了能运输更多乘客和货物且速度更快的大型飞机的制造。复合材料的其它优点包括耐腐蚀性和抗疲劳特性。因此航天航空行业、公共机构和学术机构在这种材料上投入了大量的研发资源。既然复合材料具有诸多优势，且聚合物和强化物的种类多样，因此这些材料开始应用于其它行业，尤其是医疗技术领域。



降低制造成本

尽管复合材料的上述优势对患者和外科医生有一定的吸引力，但转向复合材料的商业动机仍是一个至关重要的实际问题。成本通常是复合材料使用的最大障碍。由于复合材料的制造成本较高，因此复合材料组件在很多情况下较金属组件更昂贵。因此，在早期开发阶段考虑制造相关的成本削减策略极为重要复合材料的制造成本可分为四类：材料、加工、组装和检查。

医疗产品的材料产品通常较高。这主要归结于纤维的高成本，特别是在使用高模量弹纤维的情况下。聚合物基质的成本差异较大，具体取决于复合特定医疗应用要求的聚合物的特性（参见表1）。


表1：医疗应用领域的复合材料中使用的两种聚合物基质的相关成本和特性

加工成本的差异也很大。某一特定过程的成本取决于部件设计（体积和复杂性）、生产量及工艺。降低加工成本的策略包括缩短热固性复合材料的聚合物固化周期或提高热塑性复合材料成型前后的加热或冷却速率，以及劳动密集型流程的自动化。
流程自动化还可以通过减少质量差异来降低检查成本。

可以通过部件的重新设计，将数个组件集成起来，大幅降低甚至消除组装成本。这是诸如注塑、压塑和树脂传递模塑等过程取得成功的关键，形状复杂的部件可以一次成型。表2概述了过程、纤维类型和纤维长度对成品部件的形状复杂程度、硬度和射线透射性的影响。

风险因素

评估完优势和成本，并证实了技术和经济可行性后，复合材料的实际和利润落实就可以想象了。但采用特定的复合材料制造技术将某种特定的复合材料整合至理想的医疗应用领域还必须考虑一个更为关键的参数：风险因素。


表2：材料和过程选择标准

必须确定、了解、评估并管理好一项新技术的风险，特别是公共健康方面的风险。改善产品性能和质量保证有助于最大程度的降低风险，但成本高昂。因此优点、成本和风险都是息息相关的，都必须考虑到，不仅需要从技术角度（机械性能、细胞毒性、耐久性和可靠性、处理等），还需要从战略角度（加工技巧、供应链管理、市场竞争力等）加以考虑。因此，将复合材料应用于一个新领域将面临各种问题。复合材料制造公司的专家的建议是复合材料成功应用于医疗行业的关键。