Разработка и исследование мультиматериалов с магнитными нанокомпонентами для аддитивных 3d-5d технологий

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-72-30032

НазваниеРазработка и исследование мультиматериалов с магнитными нанокомпонентами для аддитивных 3d-5d технологий

Руководитель Родионова Валерия Викторовна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" , Калининградская обл

Конкурс №53 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-207 - Магнитные явления

Ключевые слова магнитные наночастицы, эластомеры, 3D-печать, полимеры, магнитотвердые композиты, магнитоэлектрические композиты, локальная анизотропия

Код ГРНТИ29.19.22, 29.19.33, 29.19.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Технология 3D-печати является уникальным методом производства сложных пространственных структур и приборов с определенными свойствами в едином программируемом процессе. Между тем, перечень возможных получаемых функциональных материалов и приборов ограничен существующим набором исходных материалов, совместимых с определенным 3D-печатным процессом. Следовательно, возникает задача расширения возможностей аддитивных технологий. В ходе выполнения проекта будут разработаны новые магнитные материалы для 4-5D-печати. Добавление пространственных измерений подразумевает локальный контроль концентрации и ориентации анизотропных магнитных наночастиц, входящих в состав филамента. Для достижения этой цели будет синтезировано несколько типов магнитных наночастиц с различным химическим составом, и обладающих магнитомягкими или магнитотвёрдыми свойствами. Будет отработана методика интеграции этих частиц в полимеры с различными параметрами жесткости, используемые для 3D-печати, и методика изготовления подходящих для использования в 3D-принтере филаментов (полимерных нитей определенного диаметра). Контроль распределения наночастиц и иерархичность их архитектуры будет определяться межчастичным взаимодействием и воздействием внешнего магнитного поля. Магнитные и электрические свойства полученных материалов будут исследованы экспериментально и теоретически. Особое внимание будет уделено дипольным межчастичным взаимодействиям и их влиянию на макроскопические магнитные свойства материала. Впервые будет произведена 4-5D-печать филаментом, включающем магнитомягкие и магнитотвердые наночастицы. Ожидается, что это позволит улучшить магнитные свойства полученных объектов (увеличение локально контролируемого значения остаточной намагниченности), что важно для использования в магнитных сенсорах и актуаторах. Впервые будет отработана методика печати мультиферроидного композита, состоящего из пьезоэлектрического полимера и магнитострикционных наночастиц, и методика покрытия напечатанной 3D-конструкции из магнитного эластомера тонким слоем пьезо полимера. Применение аддитивных технологий, как было предсказано теоретически, позволит осуществлять контроль микроструктуры искусственных мультиферроиков, что, в свою очередь, повысит эффективность магнитоэлектрического эффекта на величину до 20%. Впервые будет применена 5D-печать композитных материалов, включающего наночастицы типа ”ядро-оболочка”, и исследованы их магнитоэлектрические и транспортные свойства. В этом случае магнитные частицы являются проводящими, и выстроенные из них цепочки в процессе 5D-печати тоже могут проводить электрический ток. Сопротивление таких структур меняется при нарушении целостности структур за счет деформации эластичной матрицы, вызванной приложением механического давления или магнитного поля, что может быть использовано для их применения в качестве сенсоров. Данные материалы и приборы на их основе являются перспективными для целого ряда приложений от сенсорики до биомедицины, где они могут быть использованы как скаффолды для регенерации костных тканей или в качестве микроактуаторов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Омельянчик А., Да Силва Ф.Г., Гомиде Г., Козенков И., Депейро Ж., Акино Р., Кампос А.Ф.К., Фиорани Д., Педдис Д., Родионова В., Йованович С. Effect of citric acid on the morpho-structural and magnetic properties of ultrasmall iron oxide nanoparticles Journal of Alloys and Compounds, Journal of Alloys and Compounds (2021), 883, статья No 160779. (год публикации - 2021)
10.1016/j.jallcom.2021.160779

2. Омельянчик А.,Антипова В.,Гриценко К.,Колесникова В.,Мурзин Д.,Хан И.,Турутин А.,Кубасов И.,Кислюк А.,Ильина Т.,Дмитрий А.,Киселев Д.,Воронова М.,Малинкович М.,Пархоменко Ю.,Силибин М.,Козлова Е.,Педдис Д.,Левада К.,Макарова Л.,Амиров А.,Родионова В. Boosting Magnetoelectric Effect in Polymer-Based Nanocomposites NANOMATERIALS, NANOMATERIALS (2021), Том 11, Выпуск 5 Номер статьи 1154 (год публикации - 2021)
10.3390/nano11051154

3. Омельянчик А., Вилла С., Сингх Г., Родионова В., Лаурети С., Канепа Ф., Педдис Д. Magnetic Properties of Bi-Magnetic Core/Shell Nanoparticles: The Case of Thin Shells Magnetochemistry, Magnetochemistry (2021), 7 (11), статья № 146. (год публикации - 2021)
10.3390/magnetochemistry7110146

4. Макарова Л.А., Исаев Д.А., Омельянчик А.С., Алехина Ю.А., Исаенко М.Б., Родионова В.В., Райхер Ю.Л., Перов Н.С. Multiferroic Coupling of Ferromagnetic and Ferroelectric Particles through Elastic Polymers Polymers, Том 14, Издание 1, стр. 153 (год публикации - 2021)
10.3390/polym14010153

5. Колесникова В.Г., Макарова Л.А., Омельянчик А.С., Соболев К.В., Исаев Д.А., Алехина Ю.А., Комлев А.С., Родионова В.В., Перов Н.С. Magnetoactive elastomers based on ferromagnetic and ferroelectric particles: A FORC approach Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Том 558, стр. 169506 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jmmm.2022.169506

6. Кадиев М.В., Шуайбов А.О., Абдурахманов М.Г., Селимов Д.А., Гюлахмедов Р.Р., Рабаданова А.А., Смейкалова Т., Собола Д.С., Часткова К., Рамазанов Ш.М., Оруджев Ф.Ф. Synthesis аnd Investigation оf Piezophotocatalytic Properties оf Polyvinylidene Fluoride Nanofibers Mod-ified with Titanium Oxide Moscow University Chemistry Bulletin, Том 63, номер 5, стр. 355 (год публикации - 2022)
10.3103/S0027131422050054

7. Амиров А., Омельянчик А., Мурзин Д., Колесникова В., Воронцов С., Мусов И., Мусов Х., Хаширова С., Родионова В. 3D Printing of PLA/Magnetic Ferrite Composites: Effect of Filler Particles on Magnetic Properties of Filament Processes, Том 10, Издание 11, стр. 2412 (год публикации - 2022)
10.3390/pr10112412

8. Антипова В.Н., Омельянчик А.С., Соболев К.В., Воронцов С.А., Рабаданова А.А., Гюлахмедов Р.Р., Шитц Д.В., Оруджев Ф.Ф., Левада Е.В., Родионова В.В. Гелиевая плазменная модификация поверхности субстратов наоснове PVDF для биомедицинских приложений Российские нанотехнологии (год публикации - 2023)

9. Амиров А.А., Каминский А.С., Архипова Е.А., Черкасова Н.А., Товпинец А.О., Лейцин В.Н., Пятаков А.П., Живулин В.Е., Родионова В.В. Магнитоуправляемый композитный эластомер на основе PDMS c пористой структурой Известия РАН. Серия физическая (год публикации - 2023)

10. Столбов О.В., Игнатов А.А., Родионова В.В., Райхер Ю.Л. Modelling the effect of particle arrangement on the magnetoelectric response of a polymer multiferroic film Soft Matter, Том 19, выпуск 22, страницы 4029-4040 (год публикации - 2023)
10.1039/d3sm00275f

11. Сальников В.Д., Ага-Тагиева С.Е., Колесникова В.Г., Товпинец А.О., Омельянчик А.С., Родионова В.В. Effect of PEG nanoparticle surface coating on the magnetic and structural properties of CoFe2O4/PVDF composites Journal of Magnetism and Magnetic Materials, art. no. 171498 (год публикации - 2023)
10.1016/j.jmmm.2023.171498

12. Омельянчик А.С., Маркес Х.Л., Ривас М., Родионова В.В., Канепа Ф., Педдис Д. A do-it-yourself approach for developing a magnetic field mapping setup using a 3D printer Measurement Science and Technology, Том 34, стр. 107001 (год публикации - 2023)
10.1088/1361-6501/acde9b

13. Оруджев Ф. Ф., Алиханов Н., Амиров А., Рабаданова А., Селимов Д., Шуайбов А., Гулахмедов Р., Абдурахманов М., Магомедова А., Рамазанов С., Собола Д, Гираев К., Амиров А., Рабаданов К., Гаджимагомедов С., Муртазали Р., Родионова В.В. Porous Hybrid PVDF/BiFeO3 Smart Composite with Magnetic, Piezophotocatalytic, and Light-Emission Properties Catalysts, Том 13, Выпуск 5, стр. 874 (год публикации - 2023)
10.3390/catal13050874

14. Антипова В.Н., Савин В.В., Ершов П.А., Турушева Д.К., Воронцов П.А., Панина Л.В., Левада Е.В., Родионова В.В. Влияние поверхностных свойств нанокомпозитов на основе PVDF на жизнеспособность мезенхимальных стволовых клеток Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (год публикации - 2024)

15. Савин В.В., Керученко М.А., Ершов П.А., Воронцов П.А., Игнатов А.А., Родионова В.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЬЕЗОЭЛЕТКРИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА ПВДФ/ЦТС Известия Российской академии наук. Серия физическая, Том 88, № 4 (2024) стр. 668-672 (год публикации - 2024)
10.31857/S0367676524040209

16. Столбов О.В., Райхер Ю.Л. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЬЕЗОЭФФЕКТА В ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКЕ, НАПОЛНЕННОЙ ДИСПЕРСНЫМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОМ Вычислительная механика сплошных сред, 2023. – Т. 16, № 4. (год публикации - 2023)
10.7242/1999-6691/2023.16.4.43

17. Соболев К., Колесникова В., Омельянчик А., Алехина Ю., Антипова В., Макарова Л., Педдис Д., Райхер Ю.Л., Левада Е., Амиров А., Родионова В. Effect of Piezoelectric BaTiO3 Filler on Mechanical and Magnetoelectric Properties of Zn0.25Co0.75Fe2O4/PVDF-TrFE Composites Polymers, Том 14, Издание 22, стр. 4807 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14224807

18. Омельянчик А., Варваро Г., Мальтони П., Родионова В., Мурильо Ж.П.М., Локарди Ф., Ферретти М., Сангрегорио К., Канепа Ф., Чернавский П., Перов Н, Педдис Д. High-Moment FeCo Magnetic Nanoparticles Obtained by Topochemical H2 Reduction of Co-Ferrites Applied Sciences, Том 12, Издание 4, стр. 1899 (год публикации - 2022)
10.3390/app12041899

19. Антипова В.Н., Омельянчик А.С., Соболев К.В., Пшеничников С. Е., Воронцов С.А., Корепанова Е.П., Шитц Д., Педдис Д., Панина Л.В., Левада К.В., Родионова В.В. Enhancing wettability and adhesive properties of PVDF-based substrates through non-thermal helium plasma surface modification Polymer, art. no. 126567 (год публикации - 2023)
10.1016/j.polymer.2023.126567

20. Ершов П.А., Сальников В.Д., Савин В.В., Воронцов П.А., Панина Л.В., Родионова В.В. МИКРОФАЗНОЕ РАССЛОЕНИЕ В КОМПОЗИТЕ ПВДФ/CoFe2O4 ПРИ ПЕЧАТИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО НАЛОЖЕНИЯ Физика твердого тела, выпуск № 12 2024 г. (год публикации - 2024)

21. Ершов П.А., Омельянчик А.С., Воронцов П.А., Амиров А.А., Жанситов А.А., Мусов И.В., Мусов Х.В., Хаширова С.Ю., Панина Л.В., Родионова В.В. Magnetoelectric properties of PVDF-CoFe2O4 composite films obtained by 3D printing Modern Electronic Materials (год публикации - 2025)

22. Собко А., Юданов Н., Панина Л., Родионова В. The Development of a 3D Magnetic Field Scanner Using Additive Technologies Hardware, 2024. – Т. 2. – №. 4. – С. 279-291. (год публикации - 2024)
10.3390/hardware2040014

23. Шуайбов А.О., Абдурахманов М.Г., Магомедова А.Г., Омельянчик А.С., Сальников В.Д., Ага-Тагиева С., Родионова В.В., Рабаданов М. Х., Оруджев Ф.Ф. Sonophotocatalytic degradation of methylene blue with magnetically separable Zn-Doped-CoFe2O4/α-Fe2O3 heterostructures JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, 2024. – Т. 35. – №. 7. – С. 520. (год публикации - 2024)
10.1007/s10854-024-12252-w

24. Колесникова В.Г., Сальников В.Д., Омельянчик А.С., Родионова В.В. Исследование магнитных взаимодействий в композите со смесью наночастиц γ-Fe2O3 и CoFe2O4 Известия Российской академии наук. Серия физическая, № 4, том 89, 2025 г. (год публикации - 2025)

25. Петрухин Д.А., Сальников В.Д., Никитин А. А., Сидан И., Слимани С., Альберти С., Педдис Д., Омельянчик А.С., Родионова В.В. Effect of Bismuth Ferrite Nanoparticles on Physicochemical Properties of Polyvinylidene Fluoride-Based Nanocomposites Journal of Composites Science, Nanocomposites //Journal of Composites Science. – 2024. – Т. 8. – №. 8. – С. 329. (год публикации - 2024)
10.3390/jcs8080329

26. Столбов О.В., Райхер Ю.Л. Magnetostrictive and Magnetoactive Effects in Piezoelectric Polymer Composites Nanomaterials, Т. 14. – №. 1. – С. 31. (год публикации - 2023)
10.3390/nano14010031

27. Воронцов П.А., Сальников В.Д., Савин В.В., Колесникова В.Г., Ершов П.А., Родионова В.В. Усиление магнитоэлектрического отклика в композите на основе ПВДФ и суспензии кобальтового феррита за счет дисперсии частиц Известия Российской академии наук. Серия физическая, № 4, том 89, 2025 г. (год публикации - 2025)

28. Воронцов П.А., Сальников В.Д., Савин В.В., Воронцов С.А., Панина Л.В., Ершов П.А., Родионова В.В. О фазовых переходах в композите на основе поливинилиденфторида под воздействием механических напряжений Кристаллография (год публикации - 2025)

29. Игнатов А.А., Савин В.В., Сальников В.Д., Колесникова В.Г., Панина Л.В., Родионова В.В. Исследование магнитоэлектрического эффекта в композитной пленке на основе PVDF с добавлением наночастиц SrFe12O19 Физика твердого тела, выпуск № 12 2024 г. (год публикации - 2024)

30. Сальников В.Д., Антипова В.Н., Воронцов П.А., Турушева Д.К., Игнатов А.А., Ершов П.А., Левада Е.В., Омельянчик А.С., Родионова В.В. TUNING THE MAGNETOELECTRIC STIMULATION METHOD TO ENHANCE CELL PROLIFERATION IN PVDF-BASED NANOCOMPOSITES Российские нанотехнологии, 2025 г., том 20, выпуск №1 (год публикации - 2025)

31. Сальников В.Д., Савин В.В., Игнатов А.А., Воронцов П. А., Ершов П.А., Омельянчик А.С., Родионова В.В. Use of citric and oleic acid to enhance the magnetoelectric effect in PVDF-based composites Российские нанотехнологии, 2025 г, том 20, выпуск №1 (год публикации - 2025)

32. Виндижева А.С., Слонов А.Л., Жанситов А.А., Ершов П. А., Сальников В.Д., Кожемова К.Р., Хаширова С.Ю. Структура и свойства композиционного материала на основе полиэфиркетона и природного магнетита Полимерные материалы и технологии (год публикации - 2024)

33. Ершов П.А., Сальников В.Д., Савин В.В., Воронцов С.А., Воронцов П.А., Родионова В.В. Влияние условий высушивания ПВДФ на морфоструктурные и диэлектрические свойства Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности (год публикации - 2024)

34. Игнатов А.А., Столбов О.В., Райхер Ю.Л., Родионова В.В. Магнитоэлектрический отклик полимерного композита, наполненного смесью частиц CoFe2O4/BaTiO3 Известия Российской академии наук. Серия физическая, № 4, том 89, 2025 г. (год публикации - 2025)

35. Виндижева А.С., Слонов А.Л., Ершов П.А., Сальников В.Д., Хаширова С.Ю., Кожемова К.Р., Симонов-Емельянов И.Д. Природный магнитный функциональный наполнитель для полимеров ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетном году были проведены исследования полимерных композитов с добавлением наночастиц, целью которых было изучение магнитоэлектрического эффекта и его зависимости от структурных свойств и межчастичного взаимодействия. Установлено, что магнитоэлектрический эффект зависит от межчастичного взаимодействия и распределения частиц в матрице, а не только от структурных свойств. Упорядочение магнитным полем приводит к росту магнитной анизотропии композитов на основе феррита кобальта, а для гексаферрита стронция - к уменьшению магнитной анизотропии. Наибольшее значение МЭ коэффициента было получено для композитов, содержащих кобальтовый феррит (3.2 мВ/(см·Э)) и гексаферрит стронция (12.5 мВ/(см·Э)). Было выявлено, что добавление наночастиц кобальтового феррита (CFO) в полимерные матрицы PVDF и PLA, приводит к микрофазному расслоению, влияющему на механические свойства композитов. Установлено, что концентрация наночастиц CFO существенно влияет на механические характеристики, такие как модуль Юнга, пределы прочности и деформации, и позволяет варьировать магнитный отклик в диапазоне от 0.4 до 1 Гаусс для весовых концентраций 5 и 10 мас.%, соответственно Оптимальное содержание наночастиц, которое не приводит к существенному изменению механических свойств при сохранении достаточного магнитного отклика, составляет 10 мас.%. Разработанная методика анализа распределения модуля Юнга на поверхности образцов позволила обнаружить увеличение среднего локального модуля Юнга за счет электроактивной β-фазы в PVDF. Исследования также показали, что параметры FDM-печати, такие как скорость, размер и форма заполнения, незначительно влияют на вязкоупругие свойства, в то время как температурные условия, такие как температура сопла и печатного стола оказались критически важными. При сравнении FDM и DIW методов печати была выявлена значительная разница: FDM-печать формирует больше дефектов в полимерной матрице, но также способствует более высокому содержанию электроактивной фазы по сравнению с DIW-печатью. При сравнении DIW-печати с классическим методом получения композитов – методом ракельного ножа, композиты полученные в результате печати показали меньшие значения пьезоэлектрических и магнитоэлектрических коэффициентов из-за дефектов, вызванных неравномерным высыханием и поверхностным натяжением. Было установлено, что увеличение электроактивной фазы способствует росту модуля Юнга, в то время как дефекты его снижают. Оптимальная концентрация магнитных наночастиц (5-10% мас.) обеспечивает улучшенный магнитный отклик при минимальной дефектности. Применение полимеров с молекулярной массой около 100 тыс. способствует формированию электроактивной фазы и улучшает механические свойства. DIW-печать снижает дефектность по сравнению с FDM-печатью, а 3D-печать в магнитном поле значительно увеличивает магнитоэлектрический коэффициент за счет ориентации наночастиц. Также было установлено, что покрытие наночастиц полиэтиленгликолем улучшает их взаимодействие с полимерной матрицей, повышая механические свойства и магнитоэлектрический отклик композитов. Были синтезированы наночастицы феррита кобальта (CFO) и CFO с покрытием титанатом бария (CFO@BTO) гидротермальным методом. Было установлено, что покрытие титанатом бария увеличивает коэрцитивную силу и диполь-дипольные взаимодействия, одновременно снижая намагниченность насыщения. Композиты на основе PVDF с добавлением CFO и CFO@BTO показали увеличение пьезоэлектрического отклика и снижение содержания магнитной фазы, при этом магнитоэлектрический отклик (МЭ) остался практически неизменным, что указывает на необходимость одновременного усиления пьезоэлектрических и магнитных составляющих для повышения МЭ. Прототип датчика магнитного поля, изготовленный методом DIW-печати на основе композитов PVDF/CFO иPVDF/CFO@PEG, продемонстрировали пределы обнаружения в 41 мЭ*мкм и 136 мЭ*мкм. Результаты исследований показали, что метод DIW-печати обеспечивает более эффективное упорядочение магнитных наночастиц в полимерной матрице по сравнению с методом FDM при сравнительно низких магнитных полях (2 кЭ) во время печати. Это приводит к минимизации дефектности структуры полимерной матрицы и улучшению целостности композита, что, в свою очередь, способствует получению материалов с повышенным магнитоэлектрическим коэффициентом. На основании сравнения результатов эксперимента и теоретической модели была обоснована возможность теории описывать параметрические зависимости магнитоэлектрического эффекта в пленках, включая влияние таких факторов, как направление поляризации полимера, ориентация ферромагнитных частиц и их концентрация. Теория предсказывает, что при случайном расположении векторов поляризации сегнетоэлектрических доменов магнитоэлектрический отклик обращается в нуль. Теория успешно объясняет результаты, полученные на пленках PVDF/CFO@OAm, однако нечувствительность пленок PVDF/SrFO к упорядочению в магнитном поле требует дальнейших исследований.. Проверка теоретических результатов по по зависимости величины магнитоэлектрического отклика от концентраций ферромагнитной фазы в области высоких концентраций показала хорошее согласование с экспериментальными данными. В отчетном году была разработана новая установка для магнитоэлектрической (МЭ) стимуляции клеток, что позволило масштабировать биологические эксперименты. Был оптимизирован протокол стимуляции и проанализировано влияние композитов PVDF/CFO@OAm на адгезию, пролиферацию и дифференциацию мезенхимальных стволовых клеток. Установлено, что сочетание МЭ-стимуляции с биохимическими факторами оптимальны для ускорения остеогенной дифференциации, что открывает новые перспективы для использования этих материалов в разработке функциональных имплантатов для регенерации крупных костных дефектов.

Публикации

Возможность практического использования результатов
В области медицины, внедрение результатов проекта открывает возможности в создании относительно недорогих биосовместимых имплантатов, способных модулировать клеточное поведение посредством магнитоэлектрического преобразования на основе биосовместимого композита PVDF с магнитными наночастицами. Разработанные подходы 3D печати такими композитами позволяют воссоздавать необходимые формы с учетом вариативности параметров тела человека. Такие технологии направлены на ускорение процессов регенерации тканей, снижают затраты на лечение, развивают высокотехнологичные отрасли и повышают качество жизни благодаря внедрению инноваций в области материаловедения, инженерии и биоинженерии. Полученные в рамках проекта магнитоэлектрические композиты также открывают уникальные возможности для их применения в гибкой электронике, в частности, в качестве гибких датчиков магнитного поля. Благодаря сочетанию чувствительности к изменениям магнитного поля и гибкости, такие композиты могут быть интегрированы в носимые устройства, медицинские сенсоры и интерфейсы человек-машина. Это открывает перспективы для мониторинга биометрических данных и управления устройствами в реальном времени. Однако для полноценной практической реализации необходимо решить задачи, связанные с долговечностью и стабильностью материала в различных условиях эксплуатации. Также разработаны технологические основы возможности их печати, что дополнительно решает проблемы их изготовления на автоматизированных линиях в составе гибких интегральных электронных плат. Разработанный прототип DIW-принтера открывает широкие возможности для экономики и социальной сферы благодаря способности печатать сложные структуры из полимерных составов, не обладающих термопластичными свойствами, что недоступно для других методов 3D-печати. Технология обеспечивает индивидуализированное производство (что полезно для малого бизнеса) и инновации в материаловедении за счёт создания изделий с заданными механическими и функциональными свойствами посредством выбора необходимых филлеров– наночастиц или других функциональных добавок. Их внедрение способствует снижению отходов, созданию рабочих мест, социальной интеграции и повышению качества жизни за счёт более широкого доступа к передовым производственным технологиям. Разработанное устройство и подходы для автоматизированного картирования магнитных полей на основе 3D-принтера имеет значительный потенциал для практического применения в экономике и социальной сфере. Оно позволяет существенно снизить затраты на исследования магнитных материалов и устройств, делая их доступными для малых лабораторий, образовательных учреждений и стартапов, что стимулирует развитие науки и технологий. Устройство может использоваться в промышленности для контроля качества устройств с магнитными компонентами, в медицине — для исследования и разработки магнитных материалов, а также в образовательных целях для подготовки специалистов в STEM-направлениях. Благодаря использованию технологии 3D-печати устройство поддерживает экологически устойчивое производство и переработку материалов, что соответствует современным трендам.