3D tisk elektrovodivých auxetik

Abstract

Táto práca sa zaoberá 3D tlačenými elektrovodivými auxetickými štruktúrami s reentrantnou jednotkou bunkou pomocou technológií FGF a FDM. Ako vstupný materiál pre 3D tlač bol použitý nanokompozitný systém polyetyléntereftalát glykolu(PETG) a viacstenných uhlíkových nanotrubíc (MWCNT) s hmotnostným podielom 3 % a 5 %. Z hľadiska vlastností štruktúr sa práca zaoberá ich elektrickou vodivosťou a ich správaním pri pôsobení tlaku. Z výsledkov vyplýva, že použité parametre (hrúbka stien, veľkosť reentrantného uhla, veľkosť trysky...) pri technológii FGF neboli vhodné. Pri technológii FDM dosahovali auxetické štruktúry v priemere záporný Poissonov pomer s hodnotou -0,558. Ich deformácia bola symetrická len v oblasti lineárnej elasticity až do kolapsu jednej z buniek. Elektrická vodivosť 3D tlačených štruktúr bola v porovnaní s vodivosťou použitého materiálu o niekoľko rádov nižšia a vykazoval výraznú anizotropiu, čo bol pravdepodobne dôsledok orientácie plniva pri prechode taveniny tryskou a nižšej tvorby vodivých dráh medzi vrstvami.This bachelor's thesis deals with 3D-printed electroconductive auxetic structures with a re-entrant unit cell, prepared using FGF and FDM technologies. A nanocomposite system based on a polyethylene terephthalate glycol (PETG) matrix and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with a weight fraction of 3 wt.% and 5 wt.% was used as the input material for 3D printing. In terms of the observed properties, the thesis focuses on the electrical conductivity of the structures and their behavior under compression. The results indicate that the manufacturing parameters and resolution (wall thickness, re-entrant angle, nozzle size) used in the FGF technology were not suitable for the given geometry. When using the FDM technology, the auxetic structures achieved an average negative Poisson's ratio of -0,558. Their deformation was symmetrical only within the linear elastic region, up to the moment of local collapse of the first cell. The electrical conductivity of the 3D-printed structures was several orders of magnitude lower compared to the conductivity of the initial material and exhibited significant anisotropy. This phenomenon was likely a consequence of filler orientation during the passage of the melt through the nozzle and weaker interlayer bonding.