Исследование функциональных свойств пьезорезистивного эффекта и джоулева нагрева электропроводящих композитов на основе 3D-печати полимеров с поверхностным слоем PEDOT:PSS

В работе представлены результаты комплексного исследования функциональных свойств электропроводящих композитов, полученных методом поверхностной модификации полимерных материалов для 3D-печати – полилактида (PLA), полиэтилентерефталатгликоля (PETG) и термопластичного полиуретана (TPU) – проводящим полимерным комплексом поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS). Исследован пьезорезистивный отклик образцов при механической деформации на изгиб в диапазоне 0–2%. Проведен расчет коэффициента тензочувствительности (Gauge Factor, GF). Наибольшую чувствительность продемонстрировал композит PETG + PEDOT:PSS с максимальным GF ≈ 47, что связано с формированием жесткого и хорошо адгезированного проводящего слоя, подверженного растрескиванию при деформации. Для композитов PLA + PEDOT:PSS и TPU + PEDOT:PSS максимальные значения GF составили ≈19.5 и ≈13.5 соответственно. Исследование эффекта Джоулева нагрева при подаче постоянного напряжения 70 В выявило незначительный рост температуры образцов (ΔT = 0.5–1.9 °C), что обусловлено высоким удельным сопротивлением поверхностного слоя. Показано, что, несмотря на ограниченную эффективность для целей активного нагрева, материалы демонстрируют стабильность при прохождении тока. Результаты работы подтверждают перспективность применения разработанных композитов для создания пассивных датчиков деформации и гибких электронных компонентов методами аддитивных технологий на атомных электростанциях (АЭС).