В Томске разработан самофильтрующийся материал для 3D-печати антенн и сенсоров

Новый магнитный филамент позволяет печатать детали, избирательно поглощающие электромагнитное излучение на частоте около 49 ГГц

Наука и космос210:19

Исследователи из Томского государственного университета (ТГУ) создали магнитный композитный материал для FDM 3D-печати, который не только сохраняет свою форму после завершения печати, но и обладает заданными электромагнитными характеристиками. Эксперименты продемонстрировали, что изделия из данного филамента способны избирательно поглощать электромагнитное излучение на частоте около 49 ГГц, функционируя как узкополосный фильтр.

Основой материала стал широко применяемый в 3D-печати полимер АСА (акрилонитрил-стирол-акрилат), в который был добавлен порошок гексаферрита бария — магнитного керамического вещества.

Радиофизики ТГУ исследовали полученный композит по нескольким параметрам: оценили его прочность, магнитные свойства и поведение в КВЧ-диапазоне — области крайне высоких частот, используемой в современных системах связи и радиолокации.

Выяснилось, что магнитный наполнитель сохраняет свои характеристики даже после печати готового изделия. Чем больше гексаферрита содержится в пластике, тем сильнее материал ослабляет сигнал на частоте приблизительно 49 ГГц. Однако это имеет и обратную сторону: высокая концентрация порошка снижает механическую прочность деталей, поэтому при разработке пришлось находить баланс между прочностью и необходимыми электромагнитными свойствами.

«Ферритовый порошок функционирует как узкополосный фильтр. Мы подтвердили, что это свойство сохраняется в 3D-печатных изделиях», — поделился доцент кафедры радиоэлектроники радиофизического факультета ТГУ Александр Бадьин. По его словам, именно способность управлять электромагнитными характеристиками готовой детали открывает возможности для создания новых функциональных компонентов.

Уникальность проекта заключается в том, что специалисты ТГУ самостоятельно осуществляют весь процесс производства — от синтеза ферритового порошка до изготовления готовой нити для 3D-принтера на собственной экструзионной линии. Это даёт возможность оперативно изменять состав материала и изучать, как различные добавки влияют на его свойства.

По словам Александра Бадьина, команда уже более пяти лет занимается разработкой филаментов с различными электрофизическими характеристиками. Концепция заключается в том, чтобы на стандартных FDM-принтерах печатать не только корпуса или декоративные изделия, но и готовые элементы радиоэлектронных устройств — антенны, фильтры, сенсоры и другие компоненты, свойства которых определяются уже на этапе создания материала.

Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Magnetic Materials. В настоящее время команда готовит новую публикацию, посвящённую гибким композитным материалам для 3D-печати, а также планирует совместные исследования с химиками для дальнейшего совершенствования технологии.

Darth SaharaИсточники:наука.рфJournal of Magnetic MaterialsНаука и космос23D-печатьРадиоэлектроникаРадиофизикаЭлектромагнитные материалы10:19