خواص و کاربردهای PEEK - بخش دوم
خواص و کاربردهای PEEK - بخش دوم
خواص الکتریکی PEEK
استحکام دی الکتریک PEEK بین ۱۸ تا ۲۲ کیلوولت بر میلیمتر است و ثابت دی الکتریک پایدار ۳.۱ تا ۳.۳، در تمام محدوده دمایی عملیاتی آن نیز ثابت میماند. این پایداری، آن را از بسیاری از عایقهای پلیمری دیگر که خواص الکتریکی آنها با افزایش دما کاهش مییابد، متمایز میکند.
از دیگر ویژگیهای PEEK میتوان چند موارد دیگر را نام برد.
1. مقاومت در برابر تابش: PEEK به دلیل مقاومت بالا در برابر تابش گاما و پرتو الکترونی، یکپارچگی مکانیکی و پایداری خود را در برابر سطوح بالای تابش حفظ میکند. PEEK همچنین رادیولوسنت است؛ یعنی اجازه میدهد اشعه ایکس با حداقل جذب عبور کند و در تصاویر اشعه ایکس تیره به نظر میرسد.
2. زیست سازگاری:PEEK با گرید پزشکی و غذایی، زیست سازگار و مطابق با استاندارد FDA است. این ماده برای ایمپلنتهای پزشکی و همچنین در کاربردهای غذایی و دارویی مانند قطعات ماشین آلات با ضربه بالا مانند نوار نقاله، غلتک، تراشنده، نوارهای سایش و ریلهای راهنما استفاده میشود.
3. پایداری ابعادی: جذب رطوبت کم، انبساط حرارتی کم و مقاومت خزشی PEEK با هم ترکیب میشوند تا ابعاد قطعه را در شرایط متغیر پایدار نگه دارند.
کاربردهای PEEK در صنایع مختلف
ترکیب استحکام مکانیکی، بی اثری شیمیایی، پایداری حرارتی و زیست سازگاری PEEK آن را در طیف وسیعی از صنایع مفید میکند. ویژگی خاصی که باعث پذیرش آن میشود، بسته به کاربرد متفاوت است.
1. زیست پزشکی: زیست سازگاری و خواص عالی PEEK آن را به مادهای ایده آل در کاربردهای زیست پزشکی تبدیل کرده است.
2. ایمپلنتهای ارتوپدی: نسبت استحکام به وزن، رادیولوسنسی و مقاومت در برابر سایش PEEK آن را به جایگزینی مناسب برای فلزات در ایمپلنتهای ارتوپدی تحمل کننده بار تبدیل میکند. عملکرد ایمپلنتهای PEEK حتی از ایمپلنتهای فلزی نیز بهتر است زیرا PEEK در مقایسه با فلزات، محافظت کمتری در برابر تنش از خود نشان میدهد.
همچنین سختی بالای ایمپلنتهای فلزی، جذب تنش توسط آنها را افزایش داده و از استخوانهای اطراف محافظت میکند و منجر به آتروفی ناشی از عدم استفاده میشود. از سوی دیگر، سختی PEEK نزدیک به استخوان طبیعی است و این امر، محافظت از تنش را کاهش میدهد.
3. ابزار و تجهیزات جراحی: PEEK میتواند تا ۳۰۰۰ چرخه استریلیزاسیون در اتوکلاو را تحمل کند، در برابر تابش مقاومت کرده و خواص مکانیکی خود را در حلالهای مختلف در دما و فشار بالا حفظ کند که این امر امکان استفاده از آن را در ابزارهای دندانپزشکی و ابزارهای جراحی که در معرض مواد شیمیایی و روشهای مختلف استریلیزاسیون از جمله تابش پرتو الکترونی قرار دارند، فراهم میکند. علاوه براین، از PEEK میتوان در تجهیزات پزشکی که در معرض تابش قرار دارند مانند تجهیزات اشعه ایکس و دستگاههای پرتودرمانی استفاده کرد.
4. صنعت هوافضا: PEEK در سراسر هواپیما برای اجزای کاربردی مانند حلقههای آب بندی، یاتاقانها، بوشها، لولههای محافظ کابل و براکتهای سازهای استفاده میشود. اینها قطعاتی با تعداد بالا هستند که جایگزینی فلز با PEEK باعث کاهش قابل توجه وزن و صرفه جویی در سوخت در کل بدنه هواپیما میشود. برای مثال، ایرباس از کامپوزیتهای خانواده PAEK برای ساخت یک قطعه ساختاری درب در هواپیمای A350 استفاده کرده است. شتعال پذیری پایین PEEK همچنین برای قطعات داخلی کابین مانند قاب صندلیها و محفظههای اتصال دهنده مناسب است اگرچه الزامات صدور گواهینامه ایمنی در برابر آتش، استفاده از اکثر پلیمرهای دیگر را منتفی میکند.
یکی دیگر از عوامل محرک برای پذیرش PEEK در بخش هوافضا، مقاومت استثنایی آن در برابر سیالات هوافضا از جمله سیالات هیدرولیک، سوختهای جت و مواد تمیزکننده است. این پایداری شیمیایی، طول عمر و قابلیت اطمینان در سرویس را تضمین میکند، نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش داده و چرخه عمر قطعات را افزایش میدهد. پایداری ابعادی عالی این ماده و جذب حداقل رطوبت، مناسب بودن آن را برای کاربردهای دقیق هوافضا بیشتر میکند. علاوه براین، تمرکز فزاینده صنعت هوافضا بر تولید افزایشی نیز تقاضا برای پلیمرهای PEEK را افزایش داده است. سازگاری این ماده با فناوریهای پیشرفته چاپ سه بعدی، تولید هندسههای پیچیده و اجزای سفارشی را که تولید آنها با استفاده از روشهای سنتی چالش برانگیز یا غیرممکن است، امکان پذیر میسازد. این انعطاف پذیری در تولید، امکان نمونه سازی سریع، بهینه سازی طراحی و کاهش هزینه بالقوه را در سناریوهای تولید با حجم کم نیز فراهم میکند.
از آنجایی که تولیدکنندگان هوافضا همچنان به دنبال جابجایی مرزهای عملکرد و کارایی هستند، انتظار میرود تقاضا برای پلیمرهای با عملکرد بالا مانند PEEK افزایش یابد، به ویژه در برنامههای هواپیماهای نسل بعدی و ابتکارات اکتشافات فضایی که الزامات عملکرد مواد بسیار سختگیرانه است.
5. صنعت خودروسازی: با تمرکز روزافزون بر کاهش وزن خودرو، نسبت بالای استحکام به وزن قطعات PEEK به آنها اجازه میدهد تا جایگزین قطعات فلزی در کاربردهای خودرو مانند اجزای گیربکس و پروانههای توربوشارژر شوند. علاوه براین، ضریب اصطکاک پایین، تعاملات سطح خشک و روانکاری شده را در واحدهای پیستونی زیر کاپوت، آب بندها، واشرها و یاتاقانها افزایش میدهد.
6. صنعت هستهای: PEEK خواص مکانیکی خود را تحت تابش حفظ میکند و این امر آن را به مادهای پرکاربرد برای اجزای تجهیزات و دستگاههای مورد استفاده در نیروگاههای هستهای مانند شیرها، نازلها و عایقهای سیمی تبدیل میکند. همچنین میتوان از آن برای محافظت در برابر تابش راکتورها، به عنوان مثال در پوشش محفظه واکنش، استفاده کرد.
7. تجهیزات صنعتی: از PEEK در ساخت قطعات سایشی سیستمهای نقاله مانند غلتکها، خراشندهها و ریلهای راهنما که در آنها به استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش نیاز است، استفاده میشود. در پمپهای احیا کننده، چرخهای پروانه PEEK جایگزین فولاد ضد زنگ میشوند زیرا سایش و نویز کمتری تولید میکنند. مقاومت دمایی PEEK همچنین آن را برای محفظههای حسگر و سایر محفظههای محافظ که از قطعات الکترونیکی حساس به گرما در محیطهای فرآیندی با دمای بالا محافظت میکنند، کاربردی میسازد.
8. مواد شیمیایی و نفت و گاز: بی اثر بودن شیمیایی PEEK، آن را به مادهای کاربردی برای اورینگها، واشرها و آب بندها در تجهیزات فرآوری شیمیایی تبدیل میکند؛ جایی که قرار گرفتن مداوم در معرض مایعات خورنده باعث تخریب اکثر پلیمرهای دیگر میشود. در نفت و گاز، از PEEK برای آب بندهای درون چاهی، حسگرها و اجزای مته که نیاز به مقاومت همزمان در برابر فشار بالا، دمای بالا و سیالات خورنده چاه دارند، استفاده میشود.
9. صنعت برق و الکترونیک: به دلیل عایق الکتریکی بودن، از PEEK در ساخت قطعات عایق در کاربردهای دشوار مانند لولههای پیچیدهای که سیمهای برق و فیبرهای نوری را در هواپیماها محافظت میکنند، استفاده میشود.