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: 2022
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2022-01-01 至 2023-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=754448
• 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.

增材制造技术的发展和成形记忆聚合物（PMF）的发展允许三维结构对刺激敏感的四维（4D）印象的发展。L'impression 3D/4D permet de produire des structures plus complex，d'un grand potential d'applications en aérosatiales et en automobiles. 4D结构的主要部分是为了将形成记忆融入结构概念中，从而使PMF的内在能力能够在外部刺激的作用下固定一个临时的形成和恢复永久的结构，从而能够替代人类的相互作用、资本和行动者。在加上机械和机械设备的基础上，辅助结构具有与常规结构密切相关的其他特殊属性。它们呈现一种与直觉相反的运动，即在压缩（拉伸）方向上的扩张。工程学的不同领域都要求使用改进的可部署结构。Les PMFs peuvent être utilisés afin de replacer les actionneurs externes pour piloter le déploiement. PMF的优点在于其不方便的机械特性，这限制了其潜在的应用。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（CPMF）.近年来，随着各种需求的不断增加，我们对天然纤维的潜力进行了研究。该研究计划由两个轴组成，贯穿于自主机械特性的结构自动化发展，提出了一种新材料智能化发展的方法，基于纤维增强的PMF，以及结构增强的4D印象。通过一次实验和分析方法，五年来的研究成果有助于对材料热性能的基本理解。此外，由于材料的热性能预测模型的缺陷，在实验室的控制系统中，应用的可能性并不确定，但迈斯在功能相关性方面是合理的。La réussite de ces activités de recherche mesicira à l'édécision de concept pour l'impression 4D des structures et à la compréhension de campaign thermomecanique dans des applications potentielles réelles.此外，该研究方案培养了多名支持加拿大工业和研究人员的合格人员。