Ученые БФУ им. И. Канта при поддержке Российского научного фонда создают материалы для аддитивной печати изделий из композиционной керамики.
Композиты с керамической матрицей, состоящие из одного или нескольких армирующих элементов, таких как волокна, усы, углеродные нанотрубки (УНТ), графен, частицы и вторые полимеры или металлическая фаза в керамической матрице, обладают превосходной прочностью и износостойкостью, хорошей вязкостью разрушения, высокотемпературной стабильностью и превосходной термостойкостью. Одним из наиболее известных и активно изучаемых классов функциональных керамических композитов являются композиты на основе систем оксида алюминия и диоксида циркония, относятся к классу функциональных материалов, характеризующихся не только прочностными свойствами, но и химической и термической стабильностью. Они используются в машиностроении в качестве конструкционных материалов для изготовления режущего инструмента и изнашиваемых деталей; а также в трансплантационной медицине (особенно в ортопедических протезах). Уникальные механические и физические свойства таких композитов делают этот класс материалов крайне необходимым для применения в аэрокосмической и оборонной промышленности, автомобилестроении и энергетике, электронике и электротехнике и химической и биомедицинской промышленности.
| Максим Коробенков, научный сотрудник МНИЦ «КРОУМ», руководитель проекта: |
| Традиционные технологии производства (формование заготовок в пресс-формах, шликерное литье под давлением и другие) керамических материалов ограничены не только геометрией формы, но и действующей номенклатурой на готовые изделия. Получение изделий сложной формы с заданными и прогнозируемыми свойствами на сегодняшний день невозможно без внедрения в цикл производства аддитивных технологий. Наша идея по созданию высокопрочных керамических композитов аддитивным способом была поддержана грантом Российского научного фонда по программе «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами». В рамках проекта была отработана методика создания материалов для FDM-печати (Fused Deposition Modeling). Суть метода заключается в том, что в состав материала для печати, помимо нанопорошков керамики, входит связующий материал, который выгорает в процессе спекания готовых изделий. |
Комплекс полученных результатов по выполненному проекту был представлен на международных конференциях по мезомеханике, материаловедению и аддитивным технологиям. Результаты опубликованы в высокорейтинговых журналах. Одной из сфер применения получаемых композиционных изделий может стать медицинская промышленность. Полученные результаты будут применимы в биомедицине, в частности, для аддитивного производства новых керамических композиционных материалов и персонализированных изделий из них с заданной геометрией (бионическим дизайном) и биосовместимостью.
| Нами была подана заявка на конкурс РНФ по созданию биосовместимых композитов с оптимальными функциональными свойствами, полученными технологией 3D печати термопластичных суспензий. Совершенно очевидно, что полученные результаты будут иметь большое значение не только для медицины, но и многих смежных областей механики и биомеханики. Кроме того, поданная заявка на проект полностью соответствует стратегии развития не только университета (Приоритет-2030), но и Калининградской области в целом, |
| отметил Максим Коробенков. |
Исследование поддержано Российским научным фондом, грант № 23-29-00983.
В материале упоминаются
Коробенков Максим Викторович
научный сотрудник группы диагностики и метрологии рентгеновской оптики
Поделиться: