A tudósok a 3D nyomtatási technológiával fejlesztik az önérzékelő PEEK-et

A Glasgowi Egyetem vezette mérnökök egy csoportja 3D nyomtatási technológiával új tulajdonságokat adott hozzá a műanyaghoz, az úgynevezett poliéter-éterketonnak vagy PEEK-nek. Ez az új könnyű, ütésálló műanyag&"méhsejt &"; a szerkezet érzékelheti, ha sérült, és új &, intelligens &; protézisek és orvosi implantátumok.

A nem vezető anyagokat átalakítsa vezetőképes anyagokká

A PEEK' mechanikai tulajdonságai, magas hőmérséklete és vegyi ellenálló képessége széles körű alkalmazásra alkalmas a repülőgépiparban, az autóiparban, valamint az olaj- és gáziparban. A csapat mikroméretű szénszálakat adott a méhsejtes PEEK szerkezetéhez, lehetővé téve, hogy ez az általában nem vezető anyag az egész szerkezetében elektromos töltéseket hordozzon.

Meg akarták vizsgálni, hogy a vezető méhsejt PEEK kompozit anyag károsodása befolyásolja-e annak elektromos ellenállását. Ha igen, akkor az új anyagnak képes lesz arra, hogy&"észlelje önmagát &"; például lehetővé teszi a csípő implantátum számára, hogy jelentse, amikor vezetőképessége megváltozott, jelezve, hogy elhasználódott és ki kell cserélni. lecserélték.

Különböző méhsejtkombinációk

Tervezésük önérzékelő képességének tesztelésére 3D nyomtatással három különböző méhsejt-struktúrát hoztak létre: hatszögletű, kereszt alakú királis szerkezet és hatoldalas hajtogatású tervezés szénszálas PEEK anyag és hagyományos anyagok felhasználásával.

Ezután kétféle terhelés alá helyezik a sejtszerkezetet, hogy összehasonlítsák energia-elnyelési képességeiket. A préselési teszt során a szerkezet összeomlása előtt állandó nyomást gyakorolnak. A szénszálas PEEK minden kialakítása felülmúlja hagyományos PEEK társait, amelyek ellenállnak a nagyobb nyomásnak.

Az ütésvizsgálat során azonban, amikor egy nehéz tárgy magasból esik a szerkezetre, a három szénszálas PEEK szerkezet erősebb sérülési ellenállást mutat. A szénszálas PEEK hatszögletű méhsejtes szerkezete a legjobban reagál, és nagyobb hatással bír, mint bármely más.

Az összetörési tesztben a kutatók a szénszálas PEEK méhsejt-szerkezet elektromos töltésekkel szembeni ellenállását is megmérték, amikor három különböző szerkezet feszült volt. Az alkalmazott alakváltozás-ellenállás változása - a károsodás előrehaladásának mértéke, amelyet piezorezisztív érzékenységnek nevezünk - csökken, ahogy a nyomóerő növekszik. Amikor a szerkezet teljesen összetört, az ellenállás szinte teljesen elvész. A különböző konfigurációknál megfigyelt különböző specifikációs tényezők az energiafelvevő képességükkel kapcsolatos károsodás növekedési sebességéhez kapcsolódnak, ami azt jelzi, hogy a szénszálas PEEK piezorezisztáló tulajdonságai segíthetnek az intelligens, könnyű, multifunkcionális struktúrák új generációjának létrehozásában.

Jövőbeni alkalmazások számos iparágban

A kutatók szerint a PEEK egyedülálló tulajdonságai sok ipari szektor számára felbecsülhetetlen értékűvé teszik, és reméljük, hogy a szénszálas műszaki PEEK méhsejt felépítése, amelyet 3D nyomtatással felépíthetünk, több lehetőséget nyit meg.

A 3D nyomtatás lehetővé teszi számunkra, hogy nagymértékben ellenőrizzük a méhsejt szerkezetének kialakítását és sűrűségét. Összehasonlítva az orvosi implantátumokhoz hagyományosan alkalmazott szilárd fémötvözetekkel, például a csípő- vagy térdprotézissel, ez lehetővé teheti számunkra, hogy olyan anyagokat hozzunk létre, amelyek közelebb állnak a természetes csontok fiziológiájához, ami kényelmesebbé és hatékonyabbá teheti azokat.