Учёные Томского государственного университета сделали композит для FDM 3D-печати, который после печати ведёт себя не только как пластик, но и как узкополосный электромагнитный фильтр. В тестах детали из этого материала избирательно поглощали излучение примерно на 49 ГГц. Это уже зона рядом с миллиметровыми частотами, которые используют в радиолокации и в перспективных системах связи.
За основу взяли ASA — полимер, который часто берут для 3D-печати из-за стойкости к погоде и нагреву. В него добавили порошок гексаферрита бария, магнитной керамики, знакомой по СВЧ-компонентам и постоянным магнитам. Радиофизики ТГУ отдельно проверили прочность, магнитные свойства и то, как материал ведёт себя в КВЧ-диапазоне.
И тут важный момент: наполнитель не теряет нужных свойств после прохода через экструдер и печатающую головку. Чем больше гексаферрита в пластике, тем сильнее деталь гасит сигнал около 49 ГГц. Но вместе с этим падает прочность, так что исследователям пришлось искать рабочий компромисс между механикой и радиочастотными характеристиками.
Как говорит доцент кафедры радиоэлектроники ТГУ Александр Бадьин, команда показала, что ферритовый порошок сохраняет свойства узкополосного фильтра уже в готовом 3D-печатном изделии. Весь цикл университет делает сам: синтезирует порошок, смешивает композит и выпускает нить на собственной экструзионной линии. Для лаборатории это удобно и практично: состав можно быстро менять и сразу смотреть, как он влияет на частоту отклика и прочность детали.
Для таких материалов есть и прикладной интерес. FDM-печать остаётся самой дешёвой и массовой технологией аддитивного производства, а рынок 3D-печати в электронике растёт в первую очередь за счёт функциональных материалов, а не декоративных корпусов. Уже тестируют проводящие полимеры, диэлектрики и метаматериалы для антенн, сенсоров и экранирования. Работа ТГУ добавляет сюда ещё один вариант: печатать элементы, где радиочастотные свойства задаются прямо на этапе изготовления нити.