Oamenii de știință folosesc tehnologia de imprimare 3D pentru a dezvolta PEEK de auto-detectare

O echipă de ingineri condusă de Universitatea din Glasgow a folosit tehnologia de imprimare 3D pentru a adăuga noi proprietăți unui plastic numit polieteretercetonă sau PEEK. Acest nou plastic ușor, rezistent la impact" fagure de miere" structura poate simți când este deteriorată și poate fi utilizată în noul" smart" proteze și implanturi medicale.

Transformați materialele neconductoare în materiale conductoare

Proprietățile mecanice ale PEEK &, temperatura ridicată și rezistența chimică îl fac potrivit pentru o gamă largă de aplicații în domeniile aerospațial, auto și petrolier și gazos. Echipa a adăugat fibre de carbon de dimensiuni micro la structura sa PEEK în fagure, permițând acestui material în mod normal neconductiv să transporte sarcini electrice în întreaga sa structură.

Au vrut să studieze dacă deteriorarea materialului compozit din fagure conductiv PEEK i-ar afecta rezistența electrică. Dacă da, poate oferi noului material abilitatea de a" să se perceapă pe sine" - de exemplu, permițând unui implant de șold să raporteze când sa schimbat conductivitatea, indicând faptul că s-a uzat și trebuie să fie înlocuit.

Diferite combinații de fagure

Pentru a testa capacitatea de auto-detectare a designului lor, au folosit imprimarea 3D pentru a crea trei structuri diferite în fagure: structură hexagonală, structură chirală în formă de cruce și design foldback pe șase fețe folosind material PEEK din fibră de carbon și materiale tradiționale.

Apoi, au pus structura celulei sub două tipuri de sarcini pentru a compara capacitățile lor de absorbție a energiei respective. În testul de stoarcere, se aplică o presiune constantă înainte ca structura să se prăbușească. Fiecare proiectare din fibră de carbon PEEK își depășește omologii tradiționali PEEK, care pot rezista la presiuni mai mari.

Cu toate acestea, în testul de impact, când un obiect greu cade pe structură de la înălțime, cele trei structuri din fibră de carbon PEEK prezintă o rezistență mai puternică la deteriorare. Structura hexagonală în fagure din fibră de carbon PEEK are cel mai bun răspuns și poate rezista unui impact mai mare decât oricare alta.

În testul de zdrobire, cercetătorii au măsurat, de asemenea, rezistența structurii în fagure de PEEK din fibră de carbon la sarcinile electrice atunci când au fost tensionate trei structuri diferite. Modificarea rezistenței la deformare aplicată - o măsură a progresiei daunelor cunoscută sub numele de sensibilitate piezorezistivă - scade pe măsură ce tensiunea compresivă crește. Când structura este complet zdrobită, rezistența este aproape complet pierdută. Diferenții factori de specificații observați pentru diferite configurații sunt legați de rata de creștere a daunelor legată de capacitatea lor de a absorbi energia, ceea ce indică faptul că proprietățile piezorezistive ale fibrei de carbon PEEK pot contribui la crearea unei noi generații de structuri inteligente multifuncționale ușoare.

Aplicații viitoare în multe industrii

Cercetătorii spun că proprietățile unice ale PEEK îl fac neprețuit pentru multe sectoare industriale și sperăm că structura ingineriei din fibră de carbon PEEK pe care o putem construi prin imprimarea 3D va deschide mai multe posibilități.

Imprimarea 3D ne permite să controlăm foarte mult designul și densitatea structurii fagure de miere. În comparație cu aliajele metalice solide utilizate în mod tradițional pentru implanturile medicale, cum ar fi înlocuirea șoldului sau genunchiului, acest lucru ne poate permite să creăm materiale care sunt mai apropiate de fiziologia oaselor naturale, ceea ce le poate face mai confortabile și mai eficiente.