Новый магнитный филамент позволяет печатать детали, избирательно поглощающие электромагнитное излучение на частоте около 49 ГГц
Наука и космос110:19
Исследователи Томского государственного университета (ТГУ) создали магнитный композит для FDM 3D-печати, который не только сохраняет свою форму после печати, но и обладает заданными электромагнитными характеристиками. Эксперименты продемонстрировали, что изделия из нового филамента способны избирательно поглощать электромагнитное излучение на частоте приблизительно 49 ГГц, функционируя как узкополосный фильтр.
Основой этого материала стал широко применяемый в 3D-печати полимер АСА (акрилонитрил-стирол-акрилат), в который был добавлен порошок гексаферрита бария — магнитного керамического материала.
Радиофизики ТГУ изучили 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 материале, тем сильнее он ослабляет сигнал на частоте около 49 ГГц. Однако это имеет и обратную сторону: высокая концентрация порошка снижает механическую прочность деталей, поэтому в ходе разработки было необходимо найти баланс между прочностью и требуемыми электромагнитными свойствами.
«Ферритовый порошок функционирует как узкополосный фильтр. Мы подтвердили, что это свойство сохраняется в 3D-печатных изделиях», — сообщил доцент кафедры радиоэлектроники радиофизического факультета ТГУ Александр Бадьин. По его словам, именно способность управлять электромагнитными свойствами готового компонента открывает возможности для создания новых функциональных элементов.
Уникальность проекта заключается в том, что специалисты ТГУ самостоятельно осуществляют весь производственный цикл — от синтеза ферритового порошка до создания готовой нити для 3D-принтера на собственной экструзионной линии. Это позволяет оперативно изменять состав материала и исследовать, как различные добавки влияют на его характеристики.
По словам Александра Бадьина, их команда уже более пяти лет работает над разработкой филаментов с разнообразными электрофизическими свойствами. Идея заключается в том, чтобы на обычных FDM-принтерах создавать не только корпуса или декоративные изделия, но и готовые элементы радиоэлектронных устройств — антенны, фильтры, сенсоры и другие компоненты, свойства которых определяются еще на этапе производства материала.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Journal of Magnetic Materials. В настоящее время команда готовит новую статью, посвященную 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 космос13D-печатьРадиоэлектроникаРадиофизикаЭлектромагнитные материалы10:19
Источник