Сотрудники радиофизического факультета Томского государственного университета (ТГУ) разработали радиопоглощающий композит на основе литий-цинковых ферритов и гексаферрита Y-типа. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Материал обладает одной из самых широких полос поглощения среди существующих аналогов. Он способен поглощать более девяноста процентов электромагнитного излучения в диапазоне от четырех до двенадцати гигагерц, при этом его толщина не превышает трех миллиметров.
Электромагнитное излучение приборов, работающих на радиочастотах, оказывает негативное влияние как на технику в радиусе его действия, так и на людей, эксплуатирующих оборудование. Радиопоглощающие композиты — это популярное решение проблемы снижения мощности электромагнитного излучения, поскольку они помогают уменьшить его уровень до значений, установленных государственными стандартами, не прибегая к изменениям в конструкции самого устройства. Подобные материалы можно наносить на стенки приборов или использовать в качестве защитных прокладок при их сборке.
«Обычно уменьшение электромагнитного излучения при применении радиопоглощающих материалов на основе ферритов достигается в узкой полосе частот, например, от 4 до 6 ГГц. Нашей задачей было расширить диапазон частот и, следовательно, возможности применения поглотителя. Для этого мы определяли состав и толщину каждого слоя композита, чтобы достичь требуемого уровня снижения электромагнитного излучения», — пояснил доцент кафедры радиоэлектроники радиофизического факультета Томского государственного университета Дмитрий Вагнер.
В ходе научной работы радиофизики создали несколько однослойных и двухслойных композитов на основе планарного гексаферрита Y-типа и литий-цинковых ферритов с разной концентрацией ионов цинка, а также сравнили их радиопоглощающие свойства. Выяснилось, что для задач электромагнитной герметизации наиболее эффективны двухслойные композиты. Они позволяют контролировать полосу поглощения за счет изменения состава и толщины отдельных слоев. Это открывает возможность создавать материалы с заранее заданными параметрами для решения конкретных технических задач.
Наиболее эффективным из разработанных материалов оказался двухслойный многокомпонентный композит. Именно он способен поглощать более девяноста процентов электромагнитного излучения в диапазоне от четырех до двенадцати гигагерц.
При разработке композита «феррит-полимер» перед учеными стояла еще одна задача — определить состав, который улучшит электромагнитные характеристики, но не ухудшит механические и температурные свойства материала. В ходе исследований выяснилось, что с увеличением содержания цинка растет намагниченность насыщения, но снижается температура Кюри — это порог, до которого материал сохраняет свои магнитные свойства. Данное знание позволяет адаптировать конечный композит под конкретные температурные условия, в которых ему предстоит применяться.
Еще одним инструментом для настройки свойств материала под нужды заказчика является толщина его слоев. С помощью специальной программы, разработанной учеными на основе теории Леонида Бреховских о распространении волн в слоистых средах, специалисты могут рассчитать оптимальные параметры толщины. Это гарантирует, что композит будет обладать именно тем уровнем поглощения электромагнитного излучения, который необходим для решения конкретной практической задачи.
Результаты исследования, в рамках которого был создан композит, опубликованы в авторитетном международном журнале.
