Ученые разработали механизм создания умных композитных материалов медицинского назначения

Ученые НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта выяснили, как для 3D-печати создать материал, который одновременно является пьезоэлектриком (т. е. генерирует электрический импульс при деформации) и реагирует на магнитное поле. Речь идет о композите на основе фторопласта ПВДФ и наночастиц CoFe₂O₄, которые обладают магнитными свойствами. 

Команда проанализировала, как произвести материал от исходного прекурсора для получения филаментной нити для 3D-печати и при этом не потерять его функциональные свойства на технологических этапах производство — получение наночастиц, смешивание и изготовление композита с наночастицами, его экструзия и дальнейшая 3D-печать. В ходе исследования был определен оптимальный рецепт, который делает материал более чувствительным к внешнему магнитному полю. Кроме того, были установлены параметры, которые упрощают процесс 3D-печати новым композитом и снижают энергозатраты.

Это открытие важно для создания новых «умных» материалов, которые могут использоваться в сенсорах и медицинских устройствах. Например, из таких композитов планируется печать специализированных скаффолдов («строительных каркасов» для клеток), с помощью которых можно управлять ростом и развитием стволовых клеток.

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

Фото: НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта