Российские ученые разработали магниточувствительный полимерный композит для аддитивных технологий
Научный коллектив создал материал для 3D-печати на основе фторопласта ПВДФ и магнитных наночастиц, который сочетает пьезоэлектрические свойства и чувствительность к магнитному полю для применения в биомедицине и электронике.
Специалисты Балтийского федерального университета имени И. Канта совместно с исследователями из Пермского национального исследовательского политехнического университета, Кабардино-Балкарского государственного университета имени Х.М. Бербекова и НИТУ МИСИС разработали технологию производства полимерного композита для аддитивного производства. Материал демонстрирует пьезоэлектрический эффект, генерируя электрический заряд при механической деформации, и одновременно реагирует на внешние магнитные поля.
Основу композита составляет фторопласт ПВДФ, модифицированный наночастицами CoFe₂O₄, обладающими магнитными свойствами. Магнитоэлектрические композиты такого класса способны преобразовывать магнитное воздействие в электрический сигнал, однако их практическое применение до настоящего времени ограничивалось технологическими сложностями производства.
Разработанная методика включает синтез исходного прекурсора и изготовление филаментной нити для FDM-печати с сохранением функциональных характеристик материала на всех технологических этапах. Исследователи определили оптимальный состав композита, повышающий чувствительность к магнитному полю, и установили параметры печати, снижающие энергозатраты производства.
Полученный материал предназначен для создания специализированных датчиков, актуаторов и интеллектуальных носимых устройств. Перспективным направлением применения является биомедицина, где композит может использоваться для изготовления скаффолдов — клеточных каркасов, регулирующих рост и дифференциацию стволовых клеток.
Технология обеспечивает воспроизводимость характеристик материала при использовании стандартного оборудования для аддитивного производства, что создает предпосылки для промышленного внедрения разработки.