Впервые с помощью 4D-печати получены полимерные материалы с эффектом памяти формы и комплексом высоких эксплуатационных характеристик.
4D-печать — перспективное направление в аддитивном производстве, которое может найти применение в различных областях, включая аэрокосмическую промышленность. В отличие от статичных 3D-печатных объектов 4D-печатные структуры могут изменять свою форму, свойства или функциональность с течением времени под влиянием внешних факторов, таких как температура, свет, кислотность среды и др.
В 4D-печати широко используются полимеры с эффектом памяти формы (ППФ), обладающие способностью восстанавливать свою исходную форму после временной деформации. Такие ППФ перспективны для создания интеллектуальных конструкционных материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности. Однако материалы для этой отрасли должны обладать также механической прочностью, высокой термической и радиационной стойкостью. Создание ППФ с такими свойствами является сложной научной задачей.
Ученые НИЦ "Курчатовский институт" разработали УФ-отверждаемые смолы на основе термостойких полимеров, фоточувствительного растворителя и сшивающих агентов различной функциональности. Такие смолы можно использовать для 4D-печати сложных структур с эффектом памяти формы.
— Ранее мы с коллегами из Байкальского института природопользования СО РАН разработали широкий спектр фоточувствительных смол для 4D-печати и сформировали на их основе трехмерные структуры. В рамках настоящей работы мы сделали серьезный технологический шаг вперед с точки зрения получения эксплуатационных свойств: 3D-структуры из наших смол демонстрируют высокотемпературный эффект памяти формы и высокую механическую прочность, которая на разрыв достигает 144 мегапаскалей. Важно, что эти свойства сохраняются после гамма-облучения дозой до 1 мегагрея, которую может получить оборудование, находясь десятки лет на околоземной орбите. По совокупности характеристик наши материалы превосходят другие известные полимерные смолы для 4D-печати, — рассказала Ксения Бардакова, научный сотрудник лаборатории лазерной химии НИЦ "Курчатовский институт".
Таким образом, речь идет о создании принципиально нового материала, который может работать в условиях космоса, где важны надежность, долговечность и устойчивость к внешним воздействиям.
