В Томске разработан новый композитный материал, предназначенный для 3D-печати.

Специалисты Томского государственного университета (ТГУ) создали уникальный магнитный композит, предназначенный для FDM 3D-печати. Этот инновационный материал не только сохраняет свою форму после завершения печати, но и обладает заданными электромагнитными свойствами. В ходе экспериментов было продемонстрировано, что изделия, напечатанные с использованием нового филамента, способны селективно поглощать электромагнитное излучение в диапазоне около 49 ГГц, функционируя при этом как узкополосный фильтр.

В основе данного материала лежит широко распространенный в 3D-печати полимер АСА (акрилонитрил-стирол-акрилат), обогащенный порошком гексаферрита бария, который является магнитным керамическим соединением.

Радиофизики ТГУ провели комплексное исследование полученного композита, оценивая его механическую прочность, магнитные характеристики и поведение в субмиллиметровом диапазоне частот (КВЧ), который активно применяется в современных радиолокационных системах и средствах связи.

Было установлено, что магнитный наполнитель сохраняет свою функциональность даже после печати готового изделия. Степень ослабления сигнала на частоте около 49 ГГц напрямую зависит от концентрации гексаферрита в полимере. Однако, более высокая концентрация наполнителя снижает механическую прочность получаемых деталей, что потребовало поиска компромисса между механическими и электромагнитными свойствами при разработке материала.

«Ферритовый порошок действует как фильтр узкой полосы пропускания. Мы подтвердили, что это свойство сохраняется в изделиях, полученных методом 3D-печати,» – отметил доцент кафедры радиоэлектроники радиофизического факультета ТГУ Александр Бадьин. Он подчеркнул, что возможность управления электромагнитными характеристиками готовой детали открывает перспективы для создания инновационных функциональных компонентов.

Одной из ключевых особенностей проекта является полный цикл производства, осуществляемый специалистами ТГУ: от синтеза ферритового порошка до изготовления экструдированной нити для 3D-принтера на собственной производственной линии. Такой подход позволяет оперативно варьировать состав материала и исследовать влияние различных добавок на его свойства.

Александр Бадьин добавил, что команда университета уже более пяти лет занимается разработкой филаментов с разнообразными электрофизическими характеристиками. Цель проекта – дать возможность печатать на стандартных FDM-принтерах не только корпуса или декоративные элементы, но и готовые компоненты радиоэлектронных устройств, такие как антенны, фильтры и сенсоры, чьи свойства определяются еще на этапе создания самого материала.

Результаты данного исследования были представлены в журнале Journal of Magnetic Materials. В настоящее время команда работает над новой публикацией, посвященной гибким композитным материалам для 3D-печати, а также планирует collaborative research с химиками для дальнейшего совершенствования технологии.