polymeric foams, energy absorbation, cell structure, recyling, biopolymer
Discipline
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Plastics technology
Panel
Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent
Department of Polymer Engineering (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Kmetty, Ákos Pölöskei, Kornél Romhány, Gábor Tábi, Tamás Tamás-Bényei, Péter
Starting date
2019-12-01
Closing date
2023-11-30
Funding (in million HUF)
45.300
FTE (full time equivalent)
4.80
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Kutatásunk a polimer habszerkezetek energiaelnyelésének elemzésére és fejlesztésére összpontosított. A projekt keretében először hagyományos polimer habok mechanikai, mikroszkópi és morfológiai vizsgálatát hajtottuk végre, és feltártuk a mechanikai viselkedés, valamint a cellaszerkezeti jellemzők közötti közvetlen kapcsolatot. Ezt követően PLA alapú szintaktikus biopolimer habokat fejlesztettük, és azonosítottuk az alapvetően rideg PLA szívósítására alkalmas egyéb biopolimereket (pl. PBAT, PBS).
Ezen alapkutatási eredményekre támaszkodva pedig olyan hibrid habszerkezeteteket fejlesztettünk, amelyek alkalmazásával szélesíthető az ütésszerű igénybevétel esetén deformálódó zóna, és így jelentősen növelhető a rendszer ütéscsillapítási képessége. A projekt keretében beszerzett új ejtősúlyos gép és ejtősúly geometria alkalmazásával vizsgáltuk továbbá a fejlesztett habszerkezetek sportszergyártóipari alkalmazhatóságát, és validáltuk azok sérülésmegelőzésre gyakorolt pozitív hatását.
Végezetül pedig a fenntartható fejlődésre való törekvést szem előtt tartva komposztálhatósági és újrahasznosíthatósági vizsgálatokkal azonosítottuk a fejlesztett biopolimer habok hulladékkezelési alternatíváit. Összességében kutatásunk több feltáratlan ismeretanyaggal szolgál a polimer habok területén, kiemelve a biopolimer alapú habosított termékek jövőbeli elterjedésében rejlő potenciált, valamint a hagyományos petrolkémiai alapú habok fejlesztési lehetőségeit.
Results in English
Our research focused on the evaluation and development of energy-absorbing polymer foam structures. Within the project, we first performed mechanical, microscopic, and morphological investigations on conventional polymer foams and revealed a direct relationship between mechanical behaviour and cell structural characteristics. Then, we developed PLA-based syntactic biopolymer foams and identified other biopolymers (e.g. PBAT, PBS) suitable for toughening the originally brittle PLA.
Based on these basic research results, we developed hybrid foam structures that can be used to enhance the deformation zone during impact loading and thus significantly increase the shock absorption capacity of the system. Furthermore, by using the novel drop-weight machine and drop-weight geometry purchased within the project, the applicability of the developed foam structures in the sports industry was investigated, and their positive impact on injury prevention was demonstrated.
Finally, compostability and recyclability studies were carried out to identify waste management alternatives for the developed biopolymer foams aiming towards sustainable development. Overall, our research provides several unexplored insights in the field of polymer foams, highlighting the potential for future uptake of biopolymer-based foamed products as well as the potential for the development of conventional petrochemical-based foams.
