Исследователи из НИТУ МИСИС и РЭУ им. Плеханова разработали новый композит на основе полилактида (ПЛА), придав ему электропроводность. Это стало возможным благодаря добавлению наноструктурного наполнителя и пластификатора, что значительно расширило его применение в электронике, включая датчики и нагревательные элементы.
Полилактид, созданный из растительного сырья, широко используется в 3D‑печати, но его хрупкость ограничивает возможности использования. Введение наполнителей, особенно электропроводных, еще больше усугубляет эту проблему. Задача ученых заключалась в том, чтобы совместить эластичность материала с его электро- и теплопроводностью или магнитными свойствами.
Команда исследователей изучила различные методы совмещения ПЛА с наполнителями и пластификаторами, выбрав наиболее эффективные комбинации. Особое внимание было уделено пропиленкарбонату, который не только обеспечивает длительное пластифицирующее действие, но и не выделяет вредных веществ в окружающую среду.
Игорь Бурмистров, ведущий инженер кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС, отметил, что оптимальные свойства композита достигаются при содержании пропиленкарбоната в 10‑15%. При меньшем количестве пластификатор оседает на частицах технического углерода, улучшая контакт и распределение углеродных частиц в полимере. При увеличении концентрации пластификатор проникает в полимерную матрицу, повышая ее эластичность и формируя проводящую сеть для лучшего прохождения тока.
Ксения Прокопович, аспирантка той же кафедры, добавила, что при 30‑процентном содержании пропиленкарбоната удельное электрическое сопротивление материала снижается более чем в два раза. Образцы с высокой концентрацией добавки демонстрируют относительное удлинение при разрыве до 59%, что позволяет использовать композит в ситуациях, где важны как электропроводность, так и эластичность. Однако увеличение содержания пластификатора снижает жесткость материала, поэтому оптимальная концентрация добавки зависит от конкретных требований к изделию.
Новый композит обладает значительным потенциалом в различных областях электроники, включая устройства для мониторинга окружающей среды и элементы, требующие контроля прохождения тока. Конкретное применение зависит от необходимых электрических и механических характеристик материала.
Источник: наука.рф
распечатать статью