| a.) Előzmények: A polimer alapanyagok vezetőképes töltő- és erősítőanyagokkal történő társítása új perspektívákat nyithat a kompozit szerkezetek felhasználásában. A vezetőképes kompozitok jól szabályozható tulajdonságaiknak, alacsony előállítási költségüknek és egyszerű feldolgozhatóságuknak köszönhetően jelentős innovációt nyújthatnak a hordozható elektronikai eszközök, vagy akár a különböző szenzorozási eljárások területén. Ezek az intelligens anyagok egyre népszerűbbek és kutatásuk is egyre intenzívebben fejlődő terület.
b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja a vezetőképes polimer kompozitok szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata, valamint 3D nyomtatási lehetőségeinek elemzése. További cél, az alkalmazott töltő és erősítőanyag függvényében, a kompozit szerkezet állapota és elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása, magyarázata.
c.) Elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
• Szakirodalmi áttekintés. Szakirodalmi adatok gyűjtése és feltárása, kiemelten kezelve a polimer alapanyagok vezetőképességének növelési lehetőségeit, a vezetőképes polimer kompozitok alkalmazási területeit. A töltő és erősítőanyag típusa, mennyisége és a kompozitok elektromos ellenállása közötti kapcsolatrendszer feltárása. (időigény: kb. 6 hónap)
• Erősítő- és töltőanyaggal társított vezetőképes kompozitok fejlesztése. A kompozit deformációja és ellenállásváltozása közötti kapcsolatrendszer feltárása a töltőanyagrendszer függvényében. A kompozitok mechanikai és morfológiai vizsgálata. (időigény: kb. 20 hónap)
• 3D nyomtathatósági vizsgálatok elvégzése. Nyomtatott szenzorok alkalmazhatóságának elemzése. (időigény: kb. 16 hónap)
• Összefüggések feltárása, értekezés véglegesítése. (időigény kb. 6 hónap)
d.) A szükséges berendezések: A kutatómunkához szükséges technológiai, anyagvizsgáló és mérőberendezések a Polimertechnika Tanszék akkreditált laboratóriumában rendelkezésre állnak.
e.) Várható tudományos eredmények: Szénszállal erősített, illetve töltőanyaggal társított polimerek vezetőképességének elemzése. A deformáció és a vezetőképesség közötti kapcsolatrendszer feltárása. A kompozit anyagból, 3D nyomtatással készített szenzorok alkalmazhatóságának elemzése.
f.) Irodalom:
• Krizsma Sz. G., Kovács N. K., Kovács J. G., Suplicz A.: In-situ monitoring of deformation in rapid prototyped injection molds. Additive Manufacturing, 42, 102001/1-102001/8 (2021).
• Lazarus N., Bedair S. S.: Creating 3D printed sensor systems with conductive composites. Smart Materials and Structures, 30, 015020 (2021).
• Kanoun O. et al.: Review on Conductive Polymer/CNTs Nanocomposites Based Flexible and Stretchable Strain and Pressure Sensors. Sensors, 21, 341 (2021). |
