PEEK's mechanische eigenschappen en weerstand tegen hoge temperaturen en chemicaliën hebben het bruikbaar gemaakt voor een breed scala aan toepassingen in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en olie- en gassectoren.
Het team voegde koolstofvezels op microschaal toe aan hun cellulaire PEEK-structuren, waardoor het meestal niet-geleidende materiaal de mogelijkheid kreeg om een elektrische lading door de hele structuur te dragen.
Ze wilden onderzoeken of beschadiging van hun elektrisch geleidende cellulaire PEEK-composiet de elektrische weerstand zou beïnvloeden.
Als dat zo is, kan het nieuwe materiaal het vermogen tot 'self-sense' geven, zodat een heupimplantaat bijvoorbeeld kan melden wanneer de geleidbaarheid is veranderd, wat aangeeft dat het is versleten en moet worden vervangen.
Om het zelfwaarnemingsvermogen van hun ontwerp te testen, gebruikten ze 3D-printen om drie verschillende honingraatconfiguraties te creëren: een zeshoekige structuur, een kruisvormige chirale structuur en een zeszijdig inspringend ontwerp met zowel het koolstofvezel PEEK-materiaal als conventionele KIJKJE.
Vervolgens onderwierpen ze de cellulaire structuren aan twee soorten belastingen om hun respectieve vermogen om energie te absorberen te vergelijken. In verbrijzelingstests, waarbij consistente druk wordt uitgeoefend totdat de structuur instort, presteerde elk ontwerp van de koolstofvezel PEEK beter dan zijn conventionele PEEK-tegenhanger, die bestand was tegen hogere drukken.
Bij impacttests, waarbij een gewicht van hoogte op de constructies valt, vertoonden de drie PEEK-constructies van koolstofvezel echter een grotere weerstand tegen beschadiging. De zeshoekige honingraatconfiguratie van de koolstofvezel PEEK had de beste respons en was bestand tegen grotere schokken dan alle andere.
In de verpletterende tests maten de onderzoekers ook de weerstand van de koolstofvezel PEEK-celstructuur tegen een elektrische lading terwijl de drie verschillende structuren werden gespannen.
De verandering in weerstand tegen uitgeoefende spanning - een maatstaf voor de progressie van schade die bekend staat als de piëzoresistieve gevoeligheid - nam af naarmate de drukspanning toenam, wat leidde tot een bijna volledig verlies van elektrische weerstand wanneer de structuren volledig werden verpletterd.
De verschillende ijkfactoren die voor verschillende configuraties worden waargenomen, houden verband met hun snelheid van schadegroei in overeenstemming met hun vermogen om energie te absorberen, wat suggereert dat de piëzoresitiviteit van koolstofvezel PEEK van voordeel zou kunnen zijn bij het creëren van een nieuwe generatie slimme lichtgewicht multifunctionele structuren.