Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 179-183. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 179-183. 1balabanova.e.a@yandex.ru, http://orcid.org/0000-0003-1784-7542 2timoshe-mikhail@mail.ru, http://orcid. org/0000-0002-8919-2648 3marsel.akhmatnabiev@mail.ru, http://orcid.org/0009-0006-5639-1129 4dolgin.andrey@inbox.ru, http://orcid.org/0000-0001-9409-7453 5turnina.ng@iscras.ru, http://orcid.org/0000-0001-9410-8917 6turnina.zg@iscras.ru, http://orcid.org/0000-0003-3134-7309 7avtumarkin@yandex.ru, http://orcid.org/0000-0001-9858-3846 8sergeybalabanov@yahoo.com, http://orcid.org/0000-0002-2249-350X 9msychov@mail.ru, http://orcid.org/0000-0001-9736-6452 10avdrozdovskii@etu.ru, http://orcid.org/0000-0003-2127-1291 Abstract Polymer composites based on ABS and SBS plastics filled with TiO2and SrTiO3were synthesized and processed into filaments for 3D printing of microwave components. The structural, mechanical, and dielectric properties of the composites were investigated. The most promising composition, ABS-40 wt % TiO 2 , exhibits a dielectric permittivity of £~ 8.1, low dielectric loss (tan 5 ~ 0.02 at 3 GHz), and high mechanical strength (at = 29.8 MPa, Of= 44.1 MPa). For the first time, a printable filament with a ceramic filler content above 20 wt % has been successfully fabricated while maintaining sufficient processability. Keywords: polymer-ceramic composites, ABS, SBS, TiO 2 , SrTiO3, 3D printing filaments, FDM technology, dielectric permittivity, microwave components Funding: The research related to X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) was carried out within the framework of state-funded research projects No. 1024030700034-2-1.4.3 and No. 1024031700022-6-1.4.3. The research on the fabrication of ceramic-filled filaments, their 3D printing, and investigation of physico-mechanical properties was performed under state-funded project No. 1024030700040-3-1.4.3. The experimental study of the electrical properties was financially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under project No. FSEE-2025-0010. For citation: Balabanova E. A., Timoshenko M. V., Akhmadnabiev M. F., Dolgin A. S., Tyrnina N. G., Tyrnina Z. G., Tumarkin A. V., Balabanov S. V., Sychev M. M., Drozdovsky A. V. Promising polymer composites with high ceramic filler content for 3D printing of microwave components // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 179-183. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.4.034 Введение Развитие аддитивных технологий позволило применять метод FDM не только для прототипирования, но и для изготовления функциональных изделий [1-4]. Для СВЧ-применений необходимы материалы с высокой диэлектрической проницаемостью и низкими потерями, при этом традиционные керамики ограничены хрупкостью. Альтернативой выступают полимер-керамические композиты, сочетающие технологичность и регулируемые электрические свойства. В исследовании разработаны композиты на основе пластиков АБС и СБС с наполнителями TiO 2 и SrTiO3 (20-50 масс. %). Цель исследования — создание 3D-печатаемых материалов с управляемыми диэлектрическими и механическими характеристиками и установление зависимостей «состав — структура — свойства». Р е зу л ь т а ты исследований В качестве матриц использованы АБС и СБС. Наполнители — TiO 2 (20, 40, 50 масс. %) и SrTiO3 (30 масс. %). Филаменты диаметром 1,75 мм получали методом компаундирования и экструдирования. Образцы печатали по технологии FDM с 100 % заполнением. Исследованы диэлектрические (3 ГГц) и механические свойства (сжатие, изгиб, растяжение). Результаты измерения относительной диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, а также механических испытаний (прочность на растяжение (ар) и изгиб (Си)) образцов, напечатанных на 3D-принтере, представлены в табл. Для оценки перспективности разработанных материалов был проведен сравнительный анализ их механических и диэлектрических характеристик с известными в литературе аналогами на основе АБС с наполнителями BaTiO3 и BaSrTiO3 (табл.). © Балабанова Е. А., Тимошенко М. В., Ахматнабиев М. Ф., Долгин А. С., Тюрнина Н. Г., Тюрнина З. Г., Тумаркин А. В., Балабанов С. В., Сычев М. М., Андрей Викторович Дроздовский А. В., 2025 180