Tutkijat kehittävät 3D-tulostustekniikkaa itsetuntevan PEEK: n kehittämiseen

Glasgow'n yliopiston johtama insinööriryhmä käytti 3D-tulostustekniikkaa uusien ominaisuuksien lisäämiseksi muoville, jota kutsutaan polyeetterieetteriketoniksi tai PEEKiksi. Tämä uusi kevyt, iskunkestävä muovi&"hunajakenno &"; rakenne voi havaita, milloin se on vaurioitunut, ja sitä voidaan käyttää uusissa &: ssä; proteesit ja lääketieteelliset implantit.

Muunna johtamattomat materiaalit johtaviksi materiaaleiksi

PEEK&# 39: n mekaaniset ominaisuudet, korkea lämpötila ja kemikaalien kestävyys tekevät siitä sopivan monenlaisiin sovelluksiin ilmailu-, auto-, öljy- ja kaasukentillä. Tiimi lisäsi mikrokokoisia hiilikuituja hunajakennoiseen PEEK-rakenteeseensa, jolloin tämä normaalisti johtamaton materiaali kuljettaa sähkövaroja koko rakenteessaan.

He halusivat tutkia, vaikuttaisiko johtavan hunajakennoisen PEEK-komposiittimateriaalin vaurio sen sähkövastukseen. Jos näin on, se voi antaa uudelle aineistolle kyvyn [havaita itseään&"- esimerkiksi antaa lonkkaimplantin raportoida, kun sen johtokyky on muuttunut, mikä osoittaa, että se on kulunut ja se on korjattava. vaihdettu.

Erilaiset hunajakennoyhdistelmät

Testatakseen suunnittelunsa itsetunnistuskykyä he loivat 3D-tulostuksen avulla kolme erilaista kennorakennetta: kuusikulmaisen rakenteen, ristinmuotoisen kiraalisen rakenteen ja kuusisivuisen taittomallin, jossa käytettiin hiilikuitua PEEK-materiaalia ja perinteisiä materiaaleja.

Sitten he asettavat solurakenteen kahteen tyyppiseen kuormitukseen vertaamaan energian absorptiokykyään. Puristustestissä käytetään tasaista painetta ennen kuin rakenne romahtaa. Jokainen hiilikuituinen PEEK-malli ylittää perinteiset PEEK-kollegansa, jotka kestävät suurempia paineita.

Iskutestissä, kun raskas esine putoaa rakenteelle korkeudelta, kolmella hiilikuituisella PEEK-rakenteella on vahvempi vahinkokestävyys. Hiilikuitupäällysteen kuusikulmainen hunajakennorakenne on paras vaste ja kestää suurempia vaikutuksia kuin mikään muu.

Murskaustestissä tutkijat mittaivat myös hiilikuidun PEEK-kennorakenteen kestävyyden sähkövarauksille, kun kolme eri rakennetta kiristettiin. Muutos käytetyssä venymiskestävyydessä - vaurion etenemisen mitta, joka tunnetaan pietsoresistiivisenä herkkyytenä - vähenee puristusjännityksen kasvaessa. Kun rakenne on täysin murskattu, vastus menetetään melkein kokonaan. Eri kokoonpanoissa havaitut erilaiset spesifikaatiokertoimet liittyvät vahinkojen kasvunopeuteen, joka liittyy niiden kykyyn absorboida energiaa, mikä osoittaa, että hiilikuitupiirin pietsoresistiiviset ominaisuudet voivat auttaa luomaan uuden sukupolven älykkäitä kevyitä monitoimirakenteita.

Tulevia sovelluksia monilla teollisuudenaloilla

Tutkijoiden mukaan PEEK: n ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä korvaamattoman arvokkaan monille teollisuudenaloille, ja toivomme, että hiilikuitutekniikan PEEK-kennorakenne, jonka voimme rakentaa 3D-tulostuksen avulla, avaa enemmän mahdollisuuksia.

3D-tulostuksen avulla voimme hallita suuresti kennorakenteen rakennetta ja tiheyttä. Verrattuna lääketieteellisiin implantteihin, kuten lonkan tai polven korvaamiseen, perinteisesti käytettyihin kiinteisiin metalliseoksiin, tämä voi antaa meille mahdollisuuden luoda materiaaleja, jotka ovat lähempänä luonnollisten luiden fysiologiaa, mikä voi tehdä niistä mukavampia ja tehokkaampia.