В работе рассмотрена задача придания электропроводящих свойств стандартным полимерным материалам для 3D-печати методом поверхностной модификации. Объектами исследования являлись полилактид, полиэтилентерефталатгликоль и термопластичный полиуретан. В качестве модификатора использован проводящий полимерный комплекс поли(3,4-этилендиокситиофен) поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS). Метод модификации включал пропитку образцов водной дисперсией PEDOT:PSS с последующей термообработкой. Электрические характеристики композитов определяли путем измерения сопротивления и расчета удельной электропроводности. Установлено, что поверхностная модификация приводит к увеличению электропроводности полимеров на 12–14 порядков по сравнению с исходными диэлектрическими материалами. Максимальная удельная электропроводность достигнута для композита полиэтилентерефталатгликоль + PEDOT:PSS и составила 9.26×10^-2 См/м. Для полилактида значение электропроводности равно 2.73×10^-3 См/м, для термопластичного полиуретана – 3.97×10^-6 См/м, что связано с особенностями структуры и смачиваемости поверхности. Определены оптимальные технологические параметры процесса: время ультразвуковой обработки 30 минут и температура сушки 100 ℃. Показано, что разбавление дисперсии водой снижает проводимость, а введение органических растворителей в модификатор неэффективно. Выявлен синергетический эффект при сочетании объемного наполнения полилактида многостенными углеродными нанотрубками и поверхностной модификации PEDOT:PSS, при этом максимальная проводимость наблюдается при содержании 7 % нанотрубок. Полученные результаты подтверждают перспективность предложенного метода для создания функциональных электропроводящих элементов аддитивного производства.

1. Zhang X., Yang W., Zhang H. et al. PEDOT:PSS: From conductive polymers to sensors // Nanotechnology and Precision Engineering. 2021. V. 4. P. 045004. doi: 10.1063/10.0006866

2. Huang H., Zhao Y., Cong T. et al. Flexible and Alternately Layered High-Loading Film Electrode based on 3D Carbon Nanocoils and PEDOT:PSS for High-Energy-Density Supercapacitor // Advanced Functional Materials. 2022. V. 32. № 43. P. 2110777. doi: 10.1002/adfm.202110777

3. Cui Y., Zhang F., Chen G. et al. A Stretchable and Transparent Electrode Based on PEGylated Silk Fibroin for In Vivo Dual-Modal Neural-Vascular Activity Probing // Advanced Materials. 2021. V. 33. № 34. P. e2100221. doi: 10.1002/adma.202100221

4. Tang H. Research progress on the modification of organic highly conductive polymer PEDOT:PSS // Applied and Computational Engineering. 2023. V. 25. P. 186–191. doi: 10.54254/2755-2721/25/20230757

5. Решетилов А.Н., Китова А.Е., Тарасов С.Е. и др. Высокопроводящий полимер ПЭДОТ:ПСС – применение в биомедицинских и биоэлектрохимических системах // РЭНСИТ. 2020. № 4. С. 387–402.

6. Abbott J., Ye T., Krenek K. et al. A nanoelectrode array for obtaining intracellular recordings from thousands of connected neurons // Nature Biomedical Engineering. 2019. V. 4. P. 232–241. doi: 10.1038/s41551-019-0455-7

7. Dipalo M., Amin H., Lovato L. et al. Intracellular and extracellular recording of spontaneous action potentials in mammalian neurons and cardiac cells with 3D plasmonic nanoelectrodes // Nano Letters. 2017. V. 17. P. 3932–3939. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b01523

8. Рожкова К.С., Новиков Д.В., Петрова А.А. и др. Влияние структурных особенностей PEDOT:PSS на транспорт носителей заряда // Передовые технологии и материалы будущего: сборник статей IV Международной научно-технической конференции «Минские научные чтения 2021» (Минск, 9 декабря 2021 г.). В 3 т. Минск: БГТУ, 2021. Т. 2. С. 151–155.

9. Пономаренко В.П., Попов В.С., Попов С.В. Фотоэлектроника на основе квазинульмерных структур (обзор) // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9. № 1. С. 25–67.

10. Бадьин А.В., Сидоренко С.В., Григорьев В.П. и др. Полимерные электропроводящие материалы для применения в технологии 3D-печати изделий СВЧ и КВЧ техники. [Город]: [Издательство], 2023. 25 с. (Примечание редактора: Необходимо уточнить тип издания (монография, отчет), город и издательство).

11. Аймуханов А.К., Рожкова К.С., Абдигалиева А.М. Влияние модификации полимера PEDOT:PSS на его оптические характеристики // Актуальные проблемы современной физики и смысловой педагогики = Actual problems of modern physics and semantic pedagogy: сборник статей. [Город]: [Издательство], 2021. С. 45–48.

12. Yağci Ö., Özdemir O.K. Improving the electrical conductivity and electrochemical properties of PEDOT:PSS thin films by Ca and Mg doping // Polymer Bulletin. 2022. V. 79. P. 11493–11509. doi: 10.1007/s00289-021-04028-7

13. Фархутдинов М.М., Фетисов Л.В. Материалы, применяемые для 3D печати в электротехнических устройствах // Современные инновации. 2024. № 2 (45). С. 11–14.

14. Лозицкая А.В., Утехин А.Н., Кондратов А.П. Электропроводящие полимерные композиты на эластичной волокнистой основе // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2023. Т. 85. № 2. С. 237–246.

15. Кондратова В.М., Орлов А.С., Кузнецова Е.Д. и др. Особенности электропроводности изделий, изготовленных с помощью 3D-печати методом FFF из саженаполненной полимерной композиции // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 11. С. 688–693.

16. Каблов Е.Н., Антипов В.В., Алексеев А.А. и др. Применение функциональных и адаптивных материалов, полученных способом 3D-печати (обзор) // Труды ВИАМ. 2022. № 2 (108). С. 32–51.

17. Mahato S.K., Patel D., Kumar R. et al. Material selection considerations for 3D printing of electrically conductive polymer composites: A review // Materials Today: Proceedings. 2024. V. 113. P. 25–32.

18. Yuk H., Lu B., Lin S. et al. 3D printing of conducting polymers // Nature Communications. 2020. V. 11. P. 1604.

19. Tran C.M., Yue Z., Qin C. et al. 3D Printing of Conducting Polymer Hydrogels for Electrostimulation‐Assisted Tissue Engineering // Advanced Materials. 2025. V. 37. № 36. P. 2507779.

20. Distler T., Boccaccini A.R. 3D printing of electrically conductive hydrogels for tissue engineering and biosensors – A review // Acta Biomaterialia. 2020. V. 101. P. 1–13.

21. Li J., Cao J., Lu B. et al. 3D-printed PEDOT:PSS for soft robotics // Nature Reviews Materials. 2023. V. 8. № 9. P. 604–622.