Новый магнитный филамент позволяет печатать детали, избирательно поглощающие электромагнитное излучение на частоте около 49 ГГц
Исследователи Томского государственного университета (ТГУ) представили уникальный магнитный композитный материал, предназначенный для FDM 3D-печати. Помимо сохранения структурной целостности изделий, новый филамент обладает специфическими электромагнитными свойствами. В ходе экспериментов было установлено, что напечатанные из него объекты работают как узкополосные фильтры, эффективно поглощая излучение на частоте около 49 ГГц.
В качестве основы для разработки был выбран популярный полимер АСА (акрилонитрил-стирол-акрилат). В его состав ученые интегрировали порошок гексаферрита бария — магнитного керамического материала.
Радиофизики ТГУ провели комплексные испытания композита, оценив его механическую прочность, магнитные показатели и поведение в КВЧ-диапазоне (области крайне высоких частот), которая активно применяется в современных радиолокационных системах и средствах связи.
Исследование показало, что магнитные свойства наполнителя сохраняются даже после процесса термопластичной печати. Установлена прямая зависимость: увеличение концентрации гексаферрита повышает эффективность подавления сигнала на частоте 49 ГГц. Однако этот процесс имеет технологический лимит, так как избыток порошка негативно сказывается на механической прочности деталей. Разработчикам пришлось найти оптимальное соотношение, обеспечивающее баланс между функциональностью и надежностью изделия.
Фото: ТГУ
«Ферритовый порошок работает как узкополосный фильтр. Мы доказали, что это свойство сохраняется в 3D-печатных изделиях», — отметил доцент кафедры радиоэлектроники радиофизического факультета ТГУ Александр Бадьин. По его словам, управление электромагнитными параметрами непосредственно в процессе создания детали открывает широкие возможности для производства функциональных компонентов.
Важной особенностью проекта является полный цикл производства, реализованный в стенах ТГУ: от собственного синтеза ферритового порошка до изготовления филамента на экструзионной линии. Такой подход позволяет оперативно варьировать состав материала и тестировать влияние различных добавок на его физические свойства.
Команда под руководством Александра Бадьина занимается разработкой филаментов с заданными характеристиками более пяти лет. Конечная цель ученых — превратить обычные 3D-принтеры в инструмент для печати готовых радиоэлектронных узлов: антенн, сенсоров и фильтров, чьи рабочие параметры закладываются еще на стадии создания материала.
Детальные результаты исследований уже представлены в журнале Journal of Magnetic Materials. В настоящее время научный коллектив работает над новой публикацией, посвященной созданию гибких композитов для 3D-печати, а также планирует расширить сотрудничество с химиками для совершенствования технологии.
