As propriedades mecânicas e resistência do PEEK a altas temperaturas e produtos químicos o tornaram útil para uma ampla gama de aplicações nos setores aeroespacial, automotivo e de petróleo e gás.
A equipe adicionou fibras de carbono em microescala às suas estruturas PEEK celulares, dando ao material geralmente não condutor a capacidade de transportar uma carga elétrica por toda a sua estrutura.
Eles queriam investigar se o dano ao composto PEEK celular eletrocondutor afetaria sua resistência elétrica.
Em caso afirmativo, isso poderia dar ao novo material a capacidade de "autoconsciência" - permitindo que um implante de quadril, por exemplo, informe quando sua condutividade mudou, indicando que está desgastado e precisa ser substituído.
Para testar a capacidade de autodetecção de seu projeto, eles usaram a impressão 3D para criar três configurações de favo de mel diferentes - uma estrutura hexagonal, uma estrutura quiral em forma de cruz e um design reentrante de seis lados usando material PEEK de fibra de carbono e convencional OLHADINHA.
Em seguida, eles submeteram as estruturas celulares a dois tipos de cargas para comparar suas respectivas habilidades de absorção de energia. Em testes de esmagamento, onde uma pressão consistente é aplicada até o colapso da estrutura, cada projeto de PEEK de fibra de carbono foi superado por sua contraparte PEEK convencional, que foi capaz de suportar pressões mais altas.
No entanto, em testes de impacto, onde um peso é lançado da altura sobre as estruturas, as três estruturas PEEK de fibra de carbono demonstraram maior resistência a danos. A configuração em favo de mel hexagonal do PEEK de fibra de carbono teve a melhor resposta, suportando impactos maiores do que qualquer um dos outros.
Nos testes de britagem, os pesquisadores também mediram a resistência da estrutura celular PEEK de fibra de carbono a uma carga elétrica conforme as três estruturas diferentes eram tensionadas.
A mudança na resistência à deformação aplicada - uma medida da progressão do dano conhecida como sensibilidade piezoresistiva - diminuiu à medida que a deformação compressiva aumentou, levando a uma perda quase completa da resistência elétrica quando as estruturas foram completamente esmagadas.
Os diferentes fatores de calibre observados para diferentes configurações estão associados à sua taxa de crescimento de danos de acordo com sua capacidade de absorver energia, sugerindo que a piezoresitividade da fibra de carbono PEEK poderia ser benéfica na criação de uma nova geração de estruturas multifuncionais leves inteligentes.