Razvoj celičnega kompozita s sposobnostjo transformacije celic z izbranim aktivacijskim mehanizmom

Pri obravnavi novih kompozitnih struktur se velika večina dosedanjih raziskav omejuje le na določene stalne, fiksne lastnost materiala. Ta predlog projekta se zato osredotoča na slabše raziskano področje variabilnih lastnosti materialov, kjer se lastnosti izdelka vmes lahko prilagajajo, spreminjajo, tako po obliki kot po mehanskih karakteristikah. Gre za celovito raziskavo in razvoj večnamenske zaščitne strukture z zmožnostjo preobrazbe notranjih celic. Takšna struktura bo imela nekatere edinstvene mehanske lastnosti, ki jih ni mogoče doseči z nobenim drugim znanim materialom. Razmišljanja o nastanku in izdelavi takšnega materiala so se začela šele nedavno z razvojem slojevitih dodajnih tehnologij, ki omogočajo zelo dobro ponovljivost 3D tiskanja struktur zapletenih oblik. Namen predlaganega podoktorskega raziskovalnega projekta je razvoj povsem novih zaščitnih struktur na digitalnih dvojčkih ter nato tudi fizična izdelava panela iz takšne strukture. Temu bo sledil celoviti program preskušanja od zmožnosti statične do dinamične nosilnosti in testa blaženja sunkov nove strukture. Cilj je izdelati takšno strukturo, kjer bi vmesne spreminjajoče se lastnosti materiala izkoristili tudi za samoobnovitveno sposobnost regeneracije po morebitni poškodbi. To pomeni tudi usmeritev k razvoju trajnostnih izdelkov, kar je tudi priporočilo in usmeritev EU v direktivi COM (2008) 0397. Spreminjanje geometrijskih/mehanskih lastnosti strukture bomo dosegli že s kratkim aktivacijskim segrevanjem žic, s temperaturami okoli 80 ºC. Žice izdelane iz NiTinola in vstavljene v polimerno matrico, bodo omogočale preobrazbo celic na način, da bo ta kot strukturna celota ob deformiranju omogočala doseganje pozitivnega ali celo negativnega Poissonovega razmerja. V slednjem primeru to pomeni, da se takšne strukture odzivajo drugače kot večina kovinskih in nekovinskih materialov, npr. pri stiskanju se krčijo in obratno pri raztezanju se širijo. Vse te lastnosti novo razvitih struktur z zmožnostjo preobrazbe celic bomo preverili na sodobni eksperimentalni opremi, ki jo posedujemo na katedri KSERV. Razvita večnamenska zaščitna celična struktura z zmožnostjo preobrazbe celic bo imela velik uporabni potencial pri izdelkih visoke dodane vrednosti in bo omogočala i) pasivno odzivnost, tj., da reagira ob vplivanju nanjo – uporabno npr. pri varovalni opremi ali celo ii) aktivno odzivnost, tj., možnost naknadnega programiranega spreminjanja različnih lastnosti. Na primer s temperaturno aktivacijo žične armature iz NiTinola spremenimo globalno geometrijo zaščitnega panela iz plane v cilindrično obliko.