3D nyomtatott polikaprolakton erősítőstruktúrájú epoxi alakemlékező rendszer fejlesztése
A technológia fejlődésének köszönhetően az anyagtudomány is nagy megújuláson ment keresztül, amelynek egyik fontos lépése az intelligens anyagok felfedezése volt. Az intelligens anyagok legfőbb ismertető jegye az, hogy valamilyen külső tényező hatására képesek megváltoztatni fizikai vagy kémiai tulajdonságukat [1]. Intelligens anyagokat használnak a műszaki élet számos területén, például szenzorokban, ultrahangos hegesztésnél, vagy például az űrkutatásban, ahol viszonylag kicsi rendelkezésre álló helyen kell a világűrbe szállítani nagyméretű szerkezeteket, mint például a különböző paneleket, napelemeket vagy antennákat. Itt használják ki egyes intelligens anyagok alakemlékező tulajdonságát, amellyel dolgozatom is foglalkozik.
Az alakemlékező anyagok olyan anyagok, amelyek valamilyen környezeti hatásnak köszönhetően reverzibilis alakváltozáson mennek keresztül. Ez a külső inger lehet például a hőmérsékletváltozás, az elektromos vagy mechanikai feszültség, a mágneses térerő megváltozása, vagy a nedvességtartalom. Alakemlékezéssel találkozhatunk a fémek a polimerek, de akár még a kerámiák esetén is. A legjelentősebbek ezek közül a fémötvözetek és a polimerek.
A polimerek közül is kiemelkedő alakemlékező tulajdonsággal bír az epoxi gyanta, amelynek széles skálán beállítható üveges átmeneti hőmérséklete (Tg) van. Az átmeneti alakot a Tg felett állítják be, majd az alakot rögzítve üveges átmeneti hőmérséklet alá hűtik. Ezután az újra felmelegített darab visszanyeri eredeti alakját. Az ilyen alakemlékezést egyirányú alakemlékezésnek hívjuk, mert az alak visszanyerése az átmenetiből az eredeti alak felé történik. Megfelelő anyagtársítás megválasztásával viszont olyan rendszert hozhatunk létre, amely akár három alakot is képes felvenni. Ennél a pontnál fontos kiemelni az epoxigyanta egy másik fontos tulajdonságát. Köszönhetően az erősítőszálakkal alkotott kiváló adhéziós képességének széles körben elterjedt mátrixanyag, amely az ilyen alakemlékező kompozit rendszerek létrehozásánál fontos szempont [2].
Az általam fejlesztett szerkezethez 3D nyomtatással állítottam elő a próbatesteket polikaprolaktonból és epoxigyantával öntöttem ki azokat. A 3D nyomtatással előállított erősítőstruktúra azért előnyös, mert így az tetszőleges alakú lehet. Ilyen módon a rendszer olyan alakemlékezés során fontos tulajdonságait lehet befolyásolni, mint a munkavégzőképesség és a visszaalakulási erő. Az epoxigyanta üveges átmeneti hőmérsékletét differenciális pásztázó kalorimetriával határoztam meg, majd dinamikus mechanikai vizsgálattal elemeztem az alakemlékezési tulajdonságokat.
Irodalom:
[1] Zrínyi M.: Intelligens anyagok. Magyar Tudomány, 44, 697-703 (1999).
[2] Fejős M.: Epoxigyanta alapú alakemlékező polimer kompozitok fejlesztése. PhD értekezés. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Polimertechnika Tanszék (2015).
szerző
-
Bakucz Dániel Attila
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Molnár Kolos
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Magyar Balázs
Doktorandusz, Polimertechnika Tanszék
