Сотрудники Байкальского института природопользования СО РАН (Улан-Удэ) разработали механически прочные и термостойкие полимерные материалы с эффектом памяти формы. Их можно использовать в 4D-печати конструкций для космической отрасли. Результаты исследования опубликованы в Advanced Materials Technologies.

4D-печать отличается тем, что в ней используются материалы, которые могут менять свою форму в зависимости от воздействия какого-то внешнего стимула. Ученые БИП СО РАН разработали новые материалы для технологии DLP-печати. Ее преимущество в том, что она позволяет формировать изделия с очень высокой точностью и высоким разрешением. Это достигается за счет минимальной толщины единичного слоя — всего 50 микрон.

Однако большинство известных на сегодняшний день термочувствительных полимеров с памятью формы, которые подходили бы для DLP-печати, обладают недостаточной механической прочностью и термической стабильностью. Это ограничивает потенциальные области применения технологии. Разработка сибирских ученых позволит преодолеть этот барьер.

«Мы использовали два вида термостойких полимеров — ароматический полиамид и полибензимидазол. Благодаря их введению в состав специфичных фоточувствительных композиций нам удалось получить материалы, не только сочетающие термостойкость и механическую прочность, но и обладающие эффектом памяти формы», — рассказывает старший научный сотрудник БИП СО РАН кандидат химических наук Бато Чингисович Холхоев.

Эффект памяти формы заключается в том, что материал можно сгибать и видоизменять, а потом под действием внешнего стимула он возвращается в прежнее состояние. В данном случае внешним стимулом выступает температура.

Полученные учеными материалы демонстрируют отличные характеристики памяти формы при температурах перехода больше 100 °C. Поэтому они перспективны для использования в аэрокосмической промышленности. Например, для разработки развертываемых конструкций, которые используются на околоземной орбите. Кроме того, такие полимеры имеют большой потенциал в робототехнике и сенсорике.

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ. Помимо БИП СО РАН в нем принимали участие специалисты из ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (Москва) и Первого московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова (Москва).