Znanstvenici koriste tehnologiju 3D ispisa da bi razvili samooznačujući PEEK

Tim inženjera predvođen Sveučilištem u Glasgowu koristio je tehnologiju 3D ispisa kako bi dodao nova svojstva plastici nazvanoj polietereterketon ili PEEK. Ova nova lagana plastika otporna na udarce" saće" struktura može osjetiti kada je oštećena i može se koristiti u novom" smart" proteze i medicinski implantati.

Pretvorite neprovodljive materijale u provodne materijale

Mehanička svojstva, visoke temperature i kemijska otpornost PEEK&# 39 čine ga prikladnim za širok spektar primjena u zrakoplovnoj, automobilskoj te naftnoj i plinskoj poljima. Tim je svojoj saćastoj PEEK strukturi dodao ugljična vlakna mikro veličine, omogućujući ovom normalno neprovodljivom materijalu da nosi električne naboje kroz svoju strukturu.

Željeli su proučiti hoće li oštećenje provodljivog saća PEEK kompozitnog materijala utjecati na njegov električni otpor. Ako je tako, novom materijalu može dati sposobnost da&opazi sebe&- na primjer, dopuštajući implantatu kuka da izvještava kada se njegova vodljivost promijenila, što ukazuje da se istrošio i da ga treba zamijenjen.

Različite kombinacije saća

Kako bi testirali sposobnost samoosjećanja svog dizajna, koristili su 3D tisak kako bi stvorili tri različite saćaste strukture: šesterokutnu strukturu, kiralnu strukturu u obliku križa i šestostrani dizajn preklopa koristeći PEEK materijal od karbonskih vlakana i tradicionalne materijale.

Zatim stavljaju staničnu strukturu pod dvije vrste opterećenja kako bi usporedili njihove sposobnosti apsorpcije energije. U testu istiskivanja primjenjuje se dosljedan pritisak prije nego što se struktura sruši. Svaki dizajn ugljikovih vlakana PEEK nadmašuje tradicionalne PEEK kolege koji mogu podnijeti veće pritiske.

Međutim, u testu udara, kada teški predmet padne na konstrukciju s visine, tri PEEK strukture od karbonskih vlakana pokazuju jaču otpornost na oštećenja. Šesterokutna saćasta struktura ugljikovih vlakana PEEK najbolje reagira i može podnijeti veći utjecaj nego bilo koja druga.

U testu drobljenja istraživači su također izmjerili otpor saća PEEK od ugljikovih vlakana prema električnim nabojima kada su tri različite strukture napete. Promjena primijenjene otpornosti na naprezanje - mjera napredovanja oštećenja poznata kao piezorezitivna osjetljivost - smanjuje se povećanjem tlačne napetosti. Kada je struktura potpuno smrvljena, otpor se gotovo potpuno gubi. Različiti faktori specifikacije uočeni za različite konfiguracije povezani su sa stopom rasta štete povezanom sa njihovom sposobnošću apsorpcije energije, što ukazuje da piezorezitivna svojstva ugljikovih vlakana PEEK mogu pomoći u stvaranju nove generacije pametnih laganih višenamjenskih struktura.

Buduće primjene u mnogim industrijama

Istraživači kažu da ga jedinstvena svojstva PEEK čine neprocjenjivim za mnoge industrijske sektore, a mi se nadamo da će struktura saća od PEEK-ovog saća za inženjerstvo od ugljičnih vlakana koja možemo izgraditi 3D ispisom otvoriti više mogućnosti.

3D tisak omogućuje nam veliku kontrolu dizajna i gustoće saćaste strukture. U usporedbi s čvrstim metalnim legurama koje se tradicionalno koriste za medicinske implantate poput nadomjestaka kuka ili koljena, to nam može omogućiti stvaranje materijala koji su bliži fiziologiji prirodnih kostiju, što ih može učiniti udobnijima i učinkovitijima.