Предлагаемый конечный продукт представляет собой универсальный гибридный филамент на основе поливинилиденфторида (PVDF) с функциональными наполнителями и сопровождающую его технологию аддитивного производства (метод FFF) с интегрированным электрическим полем, обеспечивающим in-situ поляризацию полимера во время печати researchgate.net pubs.rsc.org. Такой подход позволяет получать напечатанные детали сразу в поляризованном (β-фазном) состоянии без дополнительного этапа внешнего поляризующего воздействия PVDF – полуполимер с высокой химической и тепловой стабильностью, известный высокой биосовместимостью, гибкостью и долговечностью pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. При отверждении из расплава PVDF обычно формирует неполярную α-фазу, а для превращения её в полярную β-фазу требуются механическое растяжение или внешнее поле www.mdpi.com. Интегрированный FFF-процесс с поляризацией (EPAM) одновременно экструдирует материал и формирует β-фазу, что значительно упрощает технологию изготовления пьезоэлектрических изделий.
Состав филамента и роль наполнителей.
Гибридный филамент состоит из PVDF-сополимера и набора функциональных наполнителей, подобранных под целевую функцию. Например, пьезоэлектрические керамические частицы (BaTiO₃ и др.) существенно увеличивают долю полярной β-фазы и усиливают пьезоэффект композита mdpi.com. Добавление двухмерных углеродных или полупроводниковых материалов (графена, MoS₂, карбоновых нанотрубок) повышает электропроводность и механическую прочность, а каталитические наночастицы (TiO₂, оксиды металлов, MOF-структуры) наделяют материал функциями расщепления загрязнений или электрохимической активности. Такая комбинация компонентов обеспечивает мультифункциональность филамента и гибкость настройки свойств: например, рост концентрации BTO наглядно демонстрирует возрастание электрического отклика за счёт более высокой β-фазы, хотя при этом меняются и механические характеристики. Также возможна генерация материалов «самоочищающихся» мембран: PVDF-мембраны с 0D–2D наполнителями применимы для очистки сточных вод и осаждения примесей.

На страницу проекта