Matériaux bio-composites intelligents pour l'impression 4D de structures auxétiques

Matériaux 生物复合材料智能 4D 结构装饰

• 批准号: RGPIN-2021-02846
• 负责人: Habibi, Mohamed
• 金额: $ 1.97万
• 依托单位: Université du Québec à Trois-Rivières
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=742244
• 关键词: Mat; riaux; bio; composites; intelligents

Le développement de la fabrication additive et les progrès des polymères à mémoire de forme (PMF) ont permis de progresser dans l'impression en 4 dimensions (4D) des structures 3D sensibles aux stimuli. L'impression 3D/4D permet de produire des structures plus complexes, d'un grand potentiel d'applications en aérospatiales et en automobiles. La plupart des structures 4D sont développées en intégrant la mémoire de forme dans la conception structurelle, en raison de la capacité inhérente des PMFs à fixer une forme temporaire et à récupérer leur structure permanente sous l'effet de stimuli externes, ce qui permet de remplacer les interactions humaines, les capteurs et les actionneurs. En plus des propriétés mécaniques et thermiques supérieures, les structures auxétiques possèdent également une autre propriété particulière par rapport à la plupart des structures conventionnelles. Elles présentent un comportement contre intuitif, c'est-à-dire une expansion dans la direction perpendiculaire à la compression (tension). Les structures déployables auxétiques imprimées sont très demandées par les différents domaines de l'ingénierie. Les PMFs peuvent être utilisés afin de remplacer les actionneurs externes pour piloter le déploiement. Malgré leurs avantages, un inconvénient majeur des PMFs est leurs faibles propriétés mécaniques, ce qui limite leurs applications potentielles. Compte tenu de leurs potentiels, les charges inorganiques (fibres de carbone, nanotubes de carbone, etc.) sont les plus utilisées pour produire des composites en polymères à mémoire de forme (CPMFs). Toutefois, ces dernières années, des exigences environnementales, toujours plus strictes, ont orienté les recherches vers le potentiel des fibres naturelles. Le programme de recherche proposé est composé deux axes complémentaires permettant de développer des structures auto-déployables aux propriétés mécaniques autoréglables, propulsées par une approche combinée du développement de nouveaux matériaux intelligents, basés sur des PMFs renforcées en fibres de lin, et de l'impression 4D des structures auxétiques. Les cinq prochaines années seront consacrées à la compréhension fondamentale des propriétés thermomécaniques du matériau extrêmement innovant via une enquête expérimentale et analytique détaillée et méthodique. En plus du développement de modèles prédictifs des propriétés thermomécaniques de ces matériaux, leur potentiel d'application sera évalué non seulement dans des environnements contrôlés du laboratoire, mais également dans des scénarios de fonctionnement réels. La réussite de ces activités de recherche conduira à l'élaboration de directives de conception pour l'impression 4D des structures et à la compréhension de leur comportement thermomécanique dans des applications potentielles réelles. De plus, ce programme de recherche formera plusieurs personnes hautement qualifiées qui soutiendront l'industrie canadienne et le personnel de recherche.

制造添加剂的开发和聚合物记忆的进展 (PMF) 允许在 4 维 (4D) 结构和刺激的 3D 感觉上进行进步。 3D/4D 印象可实现结构和复合体的生产，在航空航天和汽车应用方面具有巨大潜力。 4D 结构的开发是在构想结构中整合形式的记忆，是 PMF 固有能力的存在理由，可修复临时形式并恢复永久结构，从而消除外部刺激的影响，从而取代交互作用 人类、捕获者和行动者。加上机械和高级热能的专有技术，所有其他结构都与常规结构的其他专有技术融为一体。现在的行为与直觉相反，这是垂直于压缩（张力）方向的膨胀。根据不同工程领域的要求，可部署的结构是不固定的。 PMF 是用来替代外部行动者来部署飞行员的。 Malgré 的优势、PMF 的不便和不可抗力是机械性能的缺陷，限制了我们的应用潜力。完整的潜力、无机电荷（碳纤维、碳纳米管等）可用于生产复合材料和聚合物记忆体 (CPMF)。然而，近年来，环境的紧迫性、过去和严格、东方研究与天然纤维潜力的研究。该研究计划是自动部署结构和自动机械属性开发的双轴补充方案，是新材料智能开发组合方法的推进，是 PMF 增强和纤维的基础林等人 装饰结构的 4D 印象。通过实验、详细分析和方法，我们对材料热机械特性的基本原理进行了详细的研究。另外，还包括材料热机械特性预测模型的开发，以及实验室环境控制中的应用程序的潜在评估，以及功能场景中的主要功能。该研究活动包括 4D 结构印象概念指令的详细阐述以及热机械性能和潜在应用的理解。此外，还有一项加拿大工业和人员研究高级人才研究计划。