Kohlefaserverbundwerkstoff wird häufig für Knochenfixierungsplatten, Knochenfüller, Hüftgelenksschäfte, künstliche Zahnwurzelimplantate, Material zur Schädelknochenreparatur und künstliches Herzmaterial verwendet.
Die Biegefestigkeit menschlicher Knochen liegt bei etwa 100 MPa, während der Zugmodul bei etwa 7–20 GPa liegt.
Die Biegefestigkeit menschlicher Knochen liegt bei ca. 100 MPa, der Biegemodul beträgt 7 bis 20 GPa, die Zugfestigkeit beträgt ca. 150 MPa, der Zugmodul beträgt ca. 20 GPa. Die Biegefestigkeit von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff liegt dagegen bei ca. 89 MPa, der Biegemodul beträgt 27 GPa, die Zugfestigkeit beträgt ca. 43 MPa, der Zugmodul beträgt ca. 24 GPa, was im Vergleich der Festigkeit menschlicher Knochen nahe kommt oder diese übertrifft.
Die Anforderungen an Biomaterialien für menschliche Implantate sind Festigkeit und niedriger Elastizitätsmodul.
Aus einem Vergleich der mechanischen Eigenschaften von Kohlefaserverbundwerkstoffen und menschlichem Knochen wird deutlich, dass der Elastizitätsmodul von Metall und Keramik zu hoch ist, der Elastizitätsmodul von Kohlefaserverbundwerkstoffen jedoch nahe an dem von menschlichem Knochen liegt.
Wenn das implantierte künstliche Knochenmaterial in Verbindung mit lebendem Knochengewebe verwendet wird und die Elastizität des Materials zu groß ist, wirkt eine große Kraft auf den lebenden Knochen und verursacht lokale Brüche an der Schnittstelle.
Ist der Elastizitätsmodul allerdings zu gering, wird nicht nur das Material verformt, sondern es kommt auch zu einer Schrumpfung des Gewebes an der Schnittstelle und damit zu einer Lockerung.
Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe für Implantate lassen sich leicht sterilisieren, da sie bei hohen Temperaturen nicht mit normalen sauren und alkalischen Salzlösungen und Körperflüssigkeiten reagieren.
Verbundwerkstoffe aus Kohlefaser werden bei der Sterilisation mit Hochtemperaturdampf oder allgemeinen Desinfektionsmitteln weder beschädigt noch verformt.
Kohlefaserverbundwerkstoffe weisen außerdem eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Bei langfristiger Lagerung im menschlichen Körper kommt es nicht zu einer Verschlechterung oder Zersetzung und es entstehen keine giftigen Korrosionsprodukte.
In der Umgebung einer biologischen Lösung kann es stabil bleiben.
Der Reibungskoeffizient und der Verschleißgrad menschlicher Implantate beeinflussen stark die Lebensdauer von Gelenken.
Bei zunehmendem Verschleiß verändert sich nicht nur die Geometrie des Gelenks, es kommt auch zu einer Osteonekrose.
Alle Implantate müssen unter Reibungsbedingungen funktionieren. Der Reibungskoeffizient und der Verschleißgrad von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen lassen sich mit denen verwandter Materialien vergleichen.
Ohne Schmierung haben Kohlefaserverbundwerkstoffe geringere Reibungs- und Verschleißkoeffizienten, und der Verschleiß ist im Vergleich zu Metallen um etwa {{0}} Größenordnungen geringer. In Gegenwart eines Schmiermittels liegt der Reibungskoeffizient von Kohlefaserverbundwerkstoffen bei etwa 0,1, was viel niedriger ist als bei anderen Materialien.
