과학자들이 3D 프린팅 기술을 사용하여자가 감지 PEEK 개발

글래스고 대학이 이끄는 엔지니어 팀은 3D 프린팅 기술을 사용하여 폴리 에테르 에테르 케톤 또는 PEEK라는 플라스틱에 새로운 특성을 추가했습니다. 이 새로운 경량, 내 충격성 플라스틱" honeycomb" 구조는 손상을 감지 할 수 있으며 새로운" 스마트" 보철 및 의료용 임플란트.

비전 도성 재료를 전도성 재료로 변환

PEEK'의 기계적 특성, 고온 및 내 화학성은 항공 우주, 자동차, 석유 및 가스 분야의 광범위한 응용 분야에 적합합니다. 연구팀은 벌집 형 PEEK 구조에 마이크로 크기의 탄소 섬유를 추가하여 일반적으로 비전 도성 물질이 구조 전체에 전하를 전달할 수 있도록했습니다.

그들은 전도성 허니컴 PEEK 복합 재료의 손상이 전기 저항에 영향을 미치는지 여부를 연구하고 싶었습니다. 그렇다면 새로운 재료에" 자신을 인식" 할 수있는 기능을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어, 고관절 임플란트가 전도도가 변경되었을 때보고 할 수있게하여 마모되어 교체되었습니다.

다양한 벌집 조합

디자인의 자체 감지 능력을 테스트하기 위해 3D 프린팅을 사용하여 육각형 구조, 십자형 키랄 구조, 탄소 섬유 PEEK 소재와 기존 소재를 사용한 6면 폴드 백 디자인의 세 가지 다른 벌집 구조를 만들었습니다.

그런 다음, 그들은 각각의 에너지 흡수 능력을 비교하기 위해 두 가지 유형의 부하 아래에 셀 구조를 놓습니다. 스퀴즈 테스트에서는 구조물이 붕괴되기 전에 일정한 압력이 가해집니다. 탄소 섬유 PEEK의 각 디자인은 더 높은 압력을 견딜 수있는 기존 PEEK 대응 ​​제품보다 성능이 뛰어납니다.

그러나 충격 시험에서는 무거운 물체가 높은 곳에서 구조물에 떨어졌을 때 3 개의 탄소 섬유 PEEK 구조물이 더 강한 손상 저항성을 보여줍니다. 탄소 섬유 PEEK의 육각형 허니컴 구조는 최고의 응답 성을 가지며 다른 어떤 것보다 더 큰 충격을 견딜 수 있습니다.

크러쉬 테스트에서 연구원들은 세 가지 다른 구조가 변형되었을 때 전하에 대한 탄소 섬유 PEEK 허니컴 구조의 저항도 측정했습니다. 적용된 변형 저항의 변화 (압전 저항 감도로 알려진 손상 진행의 척도)는 압축 변형이 증가함에 따라 감소합니다. 구조가 완전히 부서지면 저항이 거의 완전히 사라집니다. 다양한 구성에 대해 관찰 된 다양한 사양 요인은 에너지 흡수 능력과 관련된 손상 증가율과 관련이 있으며, 이는 탄소 섬유 PEEK의 압 저항 특성이 차세대 스마트 경량 다기능 구조를 만드는 데 도움이 될 수 있음을 나타냅니다.

많은 산업 분야의 미래 애플리케이션

연구원들은 PEEK의 고유 한 특성으로 인해 많은 산업 분야에서 가치가 있다고 말하며, 3D 프린팅을 통해 구축 할 수있는 탄소 섬유 엔지니어링 PEEK 허니컴의 구조가 더 많은 가능성을 열 수 있기를 바랍니다.

3D 프린팅을 사용하면 벌집 구조의 디자인과 밀도를 크게 제어 할 수 있습니다. 고관절 또는 무릎 대체물과 같은 의료용 임플란트에 전통적으로 사용되는 고체 금속 합금과 비교할 때, 이는 우리가 자연 뼈의 생리학에 더 가까운 재료를 만들어 더 편안하고 효과적 일 수 있습니다.