В Томском государственном университете сделали магнитный филамент для 3D-печати с магнитными свойствами. Радиофизики взяли полимер АСА, добавили в него порошок гексаферрита бария и посмотрели, как материал ведёт себя не только при печати, но и в сверхвысокочастотном диапазоне. Самое интересное тут в другом: готовые детали из этого филамента могут избирательно поглощать электромагнитное излучение примерно на 49 ГГц.
В лаборатории сначала сделали сам филамент, потом проверили, что после печати его электромагнитные свойства никуда не деваются. Это важный момент: у композитов часто всё выглядит хорошо в виде сырья, а в готовой детали уже вмешиваются слои, режимы печати и прочая геометрия. У разработки ТГУ эффект меняется в зависимости от того, сколько именно гексаферрита бария добавлено в состав.
Тут есть обычный для таких материалов баланс. Ферритового порошка больше — свойства по электромагнитной части выраженнее, но механическая прочность падает. Поэтому под каждую задачу придётся подбирать свой вариант: для брелока один состав, для детали радиоэлектроники — совсем другой.
В университете говорят, что весь цикл делают сами: от синтеза ферритовых порошков до выпуска нити на собственной экструзионной линии. Для университетской лаборатории это не самый частый сценарий. Обычно полимер берут готовый, а уже потом смешивают его с нужной добавкой.
Интерес к таким материалам растёт и за пределами науки. По данным Wohlers Report, мировой рынок аддитивного производства уже перевалил за 20 млрд долларов, и всё заметнее в нём не только обычный «пластик для корпусов», а функциональные материалы для электроники, медицины и промышленности. Похожие работы в последние годы вели группы в Китае, США и Европе: 3D-печатные ферритовые композиты там смотрят как на основу для экранов ЭМИ, мини-антенн и СВЧ-компонентов.
В ТГУ хотят сделать не один состав, а сразу линейку филаментов с разными электромагнитными свойствами. Если удастся довести это до стабильного серийного производства, 3D-печать сможет выпускать не только бытовые вещи, но и рабочие элементы радиоэлектроники — фильтры, сенсоры, антенны. И вот тут всё упирается уже не в красивую идею, а в то, будут ли характеристики одинаковыми от катушки к катушке.