Ученые БФУ имени Канта разработали механизм создания умных материалов для медицинской 3D-печати

Ученые научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения» Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта изучили процесс получения материала для 3D-печати, сочетающего пьезоэлектрические и магнитные свойства — композита на основе поливинилиденфторида с наночастицами CoFe₂O₄.

Команда изучила полный производственный цикл — от прекурсора до получения филаментов для 3D-печати без потери функциональных свойств. Этапы включают получение наночастиц, смешивание и изготовление композиционного материала, а затем экструдирование филамента для использования в качестве расходного материала для 3D-принтеров.

В ходе исследования определены оптимальный состав и производственная методика, делающие материал более чувствительным к внешним магнитным полям. Кроме того, установлены параметры, упрощающие процесс 3D-печати новым композитом и снижающие энергозатраты, сообщает пресс-служба вуза.

Результаты исследования важны в плане создания новых «умных» материалов, которые могут найти применение в производстве датчиков и медицинских устройств. Например, такими композитами планируется печатать специализированные скаффолды — опорные конструкции, используемые в тканевой инженерии.

«Это была непростая и трудоемкая исследовательская работа, успешная реализация которой стала возможной только благодаря сотрудничеству с нашими коллегами из Кабардино-Балкарского государственного университета и Пермского национального исследовательского политехнического университета, а также НИТУ МИСИС. Пришлось дотошно исследовать свойства нового композита на разных технологических этапах, что позволило лучше разобраться с оптимальными параметрами для синтеза материала. Мы поняли, что выбор правильного исходного полимера — ключ к тому, чтобы напечатанный объект был не только прочным, но и функциональным. Проведенное исследование стало значимым этапом в разработке новых магнитоэлектрических композитов, из которых можно изготавливать инновационные биомедицинские и электронные устройства методом 3D-печати», — прокомментировал научный сотрудник НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» Петр Ершов.

Магнитoэлектрические композиты объединяют магнитные и пьезо/ферроэлектрические компоненты и способны преобразовывать магнитное воздействие в электрический импульс. Это делает их перспективными для производства датчиков, актуаторов и «умных» носимых устройств, однако для практического использования важны одновременно и функциональные свойства (высокий магнитоэлектрический отклик), и технологичность: материал должен подходить для 3D-печати на обычных FDM 3D-принтерах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Composite Materials.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru