Механические свойства и устойчивость PEEK к высоким температурам и химическим веществам сделали его полезным для широкого спектра применений в аэрокосмической, автомобильной и нефтегазовой отраслях.
Команда добавила микромасштабные углеродные волокна к своим ячеистым структурам из ПЭЭК, давая обычно непроводящему материалу способность переносить электрический заряд по всей своей структуре.
Они хотели исследовать, повлияет ли повреждение их электропроводящего ячеистого композита PEEK на его электрическое сопротивление.
Если это так, это может дать новому материалу способность «самоощущения» - например, позволить бедренному имплантату сообщать, когда его проводимость изменилась, указывая на то, что он изношен и нуждается в замене.
Чтобы проверить способность своего дизайна к самочувствию, они использовали 3D-печать для создания трех различных конфигураций сот - шестиугольной структуры, крестообразной хиральной структуры и шестигранной возвратной конструкции с использованием как углеродного волокна PEEK, так и обычного PEEK.
Затем они подвергли клеточные структуры двум типам нагрузок, чтобы сравнить их соответствующие способности поглощать энергию. В ходе испытаний на раздавливание, когда прикладывают постоянное давление до тех пор, пока конструкция не разрушится, каждая конструкция из углеродного волокна PEEK уступала своим традиционным аналогам из PEEK, которые были способны выдерживать более высокие давления.
Однако в испытаниях на удар, когда груз падает с высоты на конструкции, три конструкции из углеродного волокна PEEK продемонстрировали большую устойчивость к повреждениям. Гексагональная сотовая конфигурация из углеродного волокна PEEK показала лучший отклик, выдерживая более сильные удары, чем любые другие.
В ходе испытаний на раздавливание исследователи также измерили сопротивление ячеистой структуры из углеродного волокна PEEK электрическому заряду, когда три различные структуры были напряжены.
Изменение сопротивления приложенной деформации - мера развития повреждения, известная как пьезорезистивная чувствительность - уменьшалось по мере увеличения деформации сжатия, что приводило к почти полной потере электрического сопротивления, когда конструкции были полностью разрушены.
Различные калибровочные коэффициенты, наблюдаемые для различных конфигураций, связаны с их скоростью роста повреждений в соответствии с их способностью поглощать энергию, предполагая, что пьезорезистивность углеродного волокна PEEK может быть полезной при создании нового поколения интеллектуальных легких многофункциональных структур.