Ученые модернизировали сверхпрочный пластик для 3D-печати спутников
Аддитивные технологии уверенно завоевывают сферы, где ошибка может стоить слишком дорого — от освоения космоса до высокоточной хирургии. Однако даже самые передовые 3D-принтеры бессильны, если материал, используемый для печати, подводит в самый ответственный момент.
Именно с такой проблемой столкнулась инженерная отрасль при работе с полиэфирэфиркетоном (ПЭЭК) — суперпластиком, давно зарекомендовавшим себя в качестве идеальной основы для черепных имплантатов, медицинских инструментов и элементов обшивки космических спутников.
При всей своей феноменальной прочности и термостойкости ПЭЭК обладает капризным характером: созданный изначально для традиционного литья под давлением, при послойной 3D-печати он мгновенно кристаллизуется и неравномерно остывает. Это приводит к деформации деталей, слабому сцеплению слоев между собой, что делает итоговое изделие непригодным для работы в экстремальных условиях.
Понимая, что ключевой дефект кроется в самой природе материала, ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова (КБГУ) решили переписать его «молекулярный сценарий».
Чтобы заставить полимер послушно держать форму, исследователи под руководством директора Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Азамата Жанситова внедрили в полимерную цепь ПЭЭК специальную химическую добавку. Это микроскопическое вмешательство нарушило строгую упорядоченность молекул, не позволяя им слишком быстро выстраиваться в плотную кристаллическую решетку при остывании. Простыми словами, если представить молекулы как идеально подогнанные друг к другу детали, то появление элементов иной формы замедляет их быструю «упаковку» — благодаря этому модифицированный полимер дольше сохраняет пластичность, крепче сцепляется с предыдущим слоем и охлаждается без резкой усадки.
Лабораторные испытания уже подтвердили безупречную стабильность обновленного материала: тестовые образцы сохранили идеальную геометрию без малейших искривлений.
Сейчас разработка существует в формате успешной лабораторной концепции, ученые уже планируют ее масштабирование, чтобы в ближайшем будущем запустить промышленное производство безупречных деталей для аэрокосмической и медицинской отраслей, где даже долей миллиметра погрешности пренебречь невозможно.
Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА
