Les propriétés mécaniques et la résistance du PEEK aux températures élevées et aux produits chimiques l'ont rendu utile pour une large gamme d'applications dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et du pétrole et du gaz.
L'équipe a ajouté des fibres de carbone à micro-échelle à leurs structures cellulaires PEEK, donnant au matériau généralement non conducteur la capacité de transporter une charge électrique dans toute sa structure.
Ils voulaient déterminer si l'endommagement de leur composite PEEK cellulaire électroconducteur affecterait sa résistance électrique.
Si tel est le cas, cela pourrait donner au nouveau matériau la capacité de « s'autodétecter » – permettant par exemple à un implant de hanche de signaler quand sa conductivité a changé, indiquant qu'il est usé et doit être remplacé.
Pour tester la capacité d'auto-détection de leur conception, ils ont utilisé l'impression 3D pour créer trois configurations différentes en nid d'abeilles : une structure hexagonale, une structure chirale en forme de croix et une conception réentrante à six côtés utilisant à la fois le matériau PEEK en fibre de carbone et le matériau conventionnel. COUP D'OEIL.
Ensuite, ils ont soumis les structures cellulaires à deux types de chargements pour comparer leurs capacités respectives à absorber l'énergie. Dans les tests d'écrasement, où une pression constante est appliquée jusqu'à ce que la structure s'effondre, chaque conception du PEEK en fibre de carbone a été surpassée par son homologue conventionnel en PEEK, qui était capable de résister à des pressions plus élevées.
Cependant, lors de tests d'impact, où un poids est lâché de hauteur sur les structures, les trois structures en PEEK en fibre de carbone ont démontré une plus grande résistance aux dommages. La configuration hexagonale en nid d'abeille du PEEK en fibre de carbone a eu la meilleure réponse, résistant aux impacts plus importants que n'importe lequel des autres.
Dans les tests d'écrasement, les chercheurs ont également mesuré la résistance de la structure cellulaire PEEK en fibre de carbone à une charge électrique alors que les trois structures différentes étaient tendues.
Le changement de résistance à la contrainte appliquée - une mesure de la progression des dommages connue sous le nom de sensibilité piézorésistive - diminuait à mesure que la contrainte de compression augmentait, entraînant une perte presque complète de la résistance électrique lorsque les structures étaient complètement écrasées.
Les différents facteurs de jauge observés pour différentes configurations sont associés à leur taux de croissance des dommages en fonction de leur capacité à absorber l'énergie, suggérant que la piézorésitivité du PEEK en fibre de carbone pourrait être bénéfique pour créer une nouvelle génération de structures multifonctionnelles légères et intelligentes.