Научно-технологическое развитие Российской Федерации

Поглощает волны радаров. Ученые создали полимерный композит на основе графена

Поглощает волны радаров. Ученые создали полимерный композит на основе графена

Международная группа ученых разработала новый композитный радиопоглощающий материал на основе полимерной матрицы с наполнителем из гексаферрита и нанографита, который позволяет эффективно поглощать электромагнитное излучение в СВЧ-диапазоне и может быть использовано для технологии снижения заметности. Исследования показали, что новый композит способен поглощать до 99.9% электромагнитного излучения, что открывает перспективы его для снижения заметности в области радарных частот. Работа опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds.
Ученые НИТУ «МИСиС», Южно-Уральского государственного университета и Объединённого института ядерных исследований совместно с коллегами из Египта, Саудовской Аравии и Белоруссии разработали радиопоглощающий полимерный композитный материал с наполнителем на основе алюминий-замещенного гексаферрита бария и наноразмерного производного графита, который может быть использован как для антенных применений (технологии 5G), так и для снижения заметности в области радарных частот. Полученный материал эффективно снижает коэффициент отражения электромагнитных волн, становясь практически невидимым в СВЧ-области.

«Высокий коэффициент поглощения был достигнут за счет комбинирования магнитного диэлектрического наполнителя (гесаферрит 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 – замещенных гексаферритов бария. Так были проведены комплексные исследования корреляции химического состава, структурных особенностей, электрических, магнитных и микроволновых свойств широкого ряда твердых растворов гексаферритов. Были выбраны наиболее оптимальные химические составы для синтеза композита. Новый композиционный материал обладает прекрасными экранирующими свойствами, и при этом отличается легкостью, 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 был использован 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 ученые определили оптимальное весовое соотношение ПВДФ и гексаферрита бария – 15% к 85% соответственно. 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 счет 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).

Исследование было проведено при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-72-10071).

Источник