Международная группа учёных разработала новый композитный радиопоглощающий материал на основе полимерной матрицы с наполнителем из гексаферрита и нанографита, который позволяет эффективно поглощать электромагнитное излучение в СВЧ-диапазоне, что может быть использовано в технологии снижения заметности и везде, где требуется защита от электромагнитных помех. Новый композит способен поглощать до 99,9% электромагнитного излучения, что открывает перспективы его использования для снижения заметности и в области радарных частот.
Работа опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Специалисты НИТУ «МИСиС», Южно-Уральского государственного университета и Объединённого института ядерных исследований совместно с коллегами из Египта, Саудовской Аравии и Белоруссии создали радиопоглощающий полимерный композитный материал с наполнителем на основе алюминий-замещённого гексаферрита бария и наноразмерного производного графита. Материал может быть использован как в антеннах (технологии 5G), так и для снижения заметности в области радарных частот. Он эффективно снижает коэффициент отражения электромагнитных волн, становясь практически невидимым в СВЧ-области.
«Высокий коэффициент поглощения был достигнут за счёт комбинирования магнитного диэлектрического наполнителя (гексаферрит бария) и диамагнитного проводящего наполнителя (нанографит). Именно данная идея (сочетания порошкообразных материалов-наполнителей с принципиально различными электродинамическими характеристиками при формировании функциональных композитов) — обладает новизной и актуальностью. На сегодняшний день «век однофазных материалов» подходит к своему логическому завершению. Принципиально новые свойства могут быть обнаружены именно в области композитов. Следует отметить, что для получения данного результата была проделана большая работа по исследованию исходных магнитных наполнителей — замещённых гексаферритов бария. Так были проведены комплексные исследования корреляции химического состава, структурных особенностей, электрических, магнитных и микроволновых свойств широкого ряда твёрдых растворов гексаферритов. Были выбраны наиболее оптимальные химические составы для синтеза композита. Новый композиционный материал обладает прекрасными экранирующими свойствами, и при этом отличается лёгкостью, гибкостью, химической стабильностью и хорошим сочетанием с различными полимерными матрицами», — поясняет один из авторов исследования Алексей Труханов, к.ф.-м.н., научный сотрудник кафедры технологии материалов электроники НИТУ МИСиС.
В качестве матрицы композита используется поливинилиденфторид, или ПВДФ/PVDF. Этот полимер известен своей химической стабильностью, устойчивостью к органическим растворителям и более высоким, по сравнению с другими полимерами, модулем упругости. Его использование позволило компенсировать такие недостатки гексаферрита бария, как хрупкость и недостаточная пластичность.
В ходе исследования учёные определили оптимальное весовое соотношение ПВДФ и гексаферрита бария — 15% к 85%. Применение гексаферритового наполнителя играет ключевую роль в формировании магнитных потерь в композиционном материале, что усиливает поглощение исходного полимера. При этом содержание нанографита не должно превышать 5% от веса финального продукта. Такая концентрация вещества позволяет добиться максимально эффективного радиопоглощения за счёт повышения проводимости композита. Авторы работы отмечают, что разработанный ими композитный материал способен поглощать до 99.9% электромагнитного излучения, что открывает перспективы его использования в СВЧ-области (антенные и радарные технологии).
