В ДВФУ разрабатывают подходящий для 3D печати фотополимерный силикон

Молодой ученый из Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета (ШЕН ДВФУ) выиграл грант Президента Российской Федерации на разработку фотополимерного силикона, который будет быстро затвердевать (вулканизироваться) в процессе 3D печати. Применять такой материал можно для печати медицинских имплантов, оборудования, контактных линз, в автомобилестроении, спортивной индустрии и в других индустриях, где требуются гибкие и прочные детали сложной конфигурации.

Практически любую деталь сегодня можно изготовить на 3D принтере. Однако технология печати силиконами отработана недостаточно. В отличие от пластика и металла, силикон плохо твердеет, ему сложно придать необходимую конфигурацию. По этой причине все силиконовые детали до недавнего времени производили методами литья, литья под давлением и формовки. Если деталь габаритная или сложной формы, такие методы не удобны и экономически не эффективны.

Молодой ученый из ШЕН ДВФУ Михаил Тутов предложил разработать новый фотополимерный силикон для 3D печати. В его состав войдут промышленный силикон и специальные отвердители — фотоактивные материалы, которые будут связывать силикон под ультрафиолетовым облучением в процессе печати.

Медицинская и другие индустрии могут получить уникальный состав фотополимерного силикона, позволяющий быстро и легко напечатать любую необходимую деталь.

«Наша задача сделать так, чтобы силиконовый полимер застывал под действием ультрафиолетового изучения, что позволит использовать его в промышленных станках для 3D-принтерах. Полимер должен быть оптически прозрачным, достаточно жидким и устойчивым при длительном хранении. Основная проблема — в силиконе мало что можно растворить. Нам нужно разработать такие добавки, которые и растворятся, и обеспечат его вулканизацию в процессе облучения ультрафиолетом», — рассказал руководитель проекта, кандидат химических наук, доцент ШЕН ДВФУ Михаил Тутов.

Фотоактивные функциональные добавки ученый ДВФУ планирует разработать на основе перспективных соединений дендримеров, полимеров, молекулы которых имеют большое число ответвлений и похожи на крону дерева. На конце этих ответвлений находится много функциональных групп, с которыми можно вести работу.

По словам Михаила Тутова, самым трудоемким и дорогостоящим процессом в работе будет синтез подходящих дендримерных молекул. Однако стоимость окончательного состава будет не высока, так как на общий объем силикона потребуется сравнительно небольшое количество фотоактивного отвердителя. Поскольку в работе будет задействован промышленно доступный силикон, который ученые ДВФУ модицифицируют, финальная разработка представляется экономически целесообразной и выгодной.

Ученый отметил, что об изготовлении медицинских имплантов пока речь не идет. Сначала необходимо разработать подход к созданию силиконов, хорошо подходящих для 3D печати. Доработка полученных силиконовых составов для достижения абсолютной биосовместимости — цель отдельного проекта.

Дендримерные соединения стали активно изучать около 10 лет назад. Сегодня они входят в число наиболее перспективных нанотехнологичных материалов и применяются в разных областях, в том числе при изготовлении дисплеев.

Силиконовые медицинские импланты повсеместно используются в медицине, это один из наиболее биосовместимых материалов. Он устойчив к деградации, в том числе к высоким температурам, сохраняет свои свойства в течение многих лет.

_________

Грант МК-2319.2020.3 «Разработка и исследование новых фотополимеров на основе полифункциональных кремнийорганических соединений».

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru