Томские физики сделали то, о чём инженеры-радиоэлектронщики давно мечтали: научили обычный FDM-принтер печатать детали с заранее заданными электромагнитными свойствами. Не корпуса, не макеты - а полноценные функциональные компоненты, способные работать как узкополосные фильтры в диапазоне крайне высоких частот.

Феррит в пластике: что придумали в Томске

В основе разработки - композит из полимера АСА и порошка гексаферрита бария. АСА хорошо знаком всем, кто работает с 3D-печатью: прочный, атмосферостойкий, технологичный. Гексаферрит бария - это магнитная керамика, которую давно применяют в производстве СВЧ-компонентов. Томичи соединили два материала и получили нечто принципиально новое.

Ключевой результат: напечатанное изделие поглощает электромагнитное излучение на частоте около 49 ГГц. Это КВЧ-диапазон - там работают современные радары, спутниковые системы связи и перспективные сети 5G/6G. Фильтрация сигнала на такой частоте - задача нетривиальная. Здесь справляется кусок пластика с принтера.

Причём магнитные свойства феррита не разрушаются в процессе экструзии и печати. Это было совсем не очевидно - высокие температуры переработки полимера вполне могли «убить» нужные характеристики наполнителя. Не убили.

Баланс между прочностью и физикой

Зависимость простая, но неудобная: чем больше ферритового порошка - тем лучше фильтрует, тем хуже держит нагрузку. Команде пришлось искать рабочий компромисс, при котором деталь и функционирует как надо, и не рассыпается в руках.

«Ферритовый порошок работает как узкополосный фильтр. Мы доказали, что это свойство сохраняется в 3D-печатных изделиях», - говорит доцент радиофизического факультета ТГУ Александр Бадьин. По его словам, управляемые электромагнитные свойства готовой детали - это и есть главная ценность: не форма, не цвет, а физика, вложенная в материал ещё до начала печати.

Команда работает над этим направлением уже больше пяти лет. За это время в Томске отладили собственную экструзионную линию - весь цикл от синтеза порошка до готового филамента выполняется на месте. Это даёт гибкость: изменил состав, прогнал через линию, снял характеристики. Никаких многомесячных ожиданий поставок.

Что дальше и почему это важно

Итоговая цель звучит амбициозно: печатать на бытовых FDM-принтерах антенны, фильтры и сенсоры - компоненты, которые сейчас производятся на специализированных производствах с длинными технологическими цепочками. Если удастся перенести нужные свойства прямо в материал - часть этой цепочки просто исчезнет.

• Результаты опубликованы в журнале Journal of Magnetic Materials
• Следующая публикация - о гибких композитных материалах для 3D-печати
• В планах - совместные исследования с химиками для расширения линейки составов

Пока это фундаментальные результаты, до серийного производства путь неблизкий. Но доказательство концепции получено. Обычный принтер с правильным филаментом умеет в радиофизику. Это меняет многое.