Ученые-радиофизики Томского государственного университета в рамках гранта РНФ разрабатывают новые композиционные материалы, способные эффективнее поглощать побочное электромагнитное излучение. Воздействие постоянным магнитным полем на композит в процессе его изготовления улучшает магнитные свойства материала и позволяет подстроить его под разные задачи, например, при толщине 1 мм понизить излучение до требуемого уровня. Проект ученых РФФ ТГУ нацелен на решение актуальных задач электронной промышленности по обеспечению электромагнитной совместимости технических средств.
Ученые лаборатории терагерцовых исследований радиофизического факультета ТГУ разрабатывают композиционные материалы на основе оксидных гексагональных ферримагнетиков. Благодаря естественному ферромагнитному резонансу и резонансу доменных границ, возникающих на сверхвысоких частотах, ферримагнетики поглощают электромагнитное излучение, преобразуя его в тепло. При этом, задавая в процессе изготовления композита величину и направление магнитного поля, можно управлять характеристиками создаваемого материала. Композиционные материалы на основе ферримагнетиков можно использовать для покрытия антенных устройств и других приборов, создающих электромагнитное поле.
По словам руководителя проекта Дмитрия Вагнера, сегодня ГОСТы, регламентирующие требования к электронной аппаратуре, достаточно жесткие, и заводам-производителям электронной техники приходится решать проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью, при помощи различных конструкторских преобразований.
– Так, уровень электромагнитного излучения прибора не должен превышать установленных значений, поэтому производители электроники заинтересованы в материалах, способных поглощать электромагнитный смог, – их можно использовать для покрытия корпусов приборов либо в качестве прокладок при сборке, – поясняет Дмитрий. – В нашем проекте мы решаем фундаментальную задачу: разрабатываем и синтезируем сами ферриты и уже на их основе делаем композиционные материалы с нужными свойствами.
Феррит – материал, состоящий из оксида железа и оксидов различных металлов и являющийся ферримагнетиком. При помощи синтеза можно получить нужный состав феррита и на его основе изготовить композиционный материал для конкретных технических задач. Ученые ТГУ используют керамический метод. Исходные реагенты изначально смешиваются в необходимых пропорциях и прессуются, поясняет радиофизик. Затем полученный продукт подвергается обжигу в муфельной печи при заданном температурном режиме. Муфельная печь способна достигать температуры +1300°С.
– Мы сейчас на первом этапе: синтезируем феррит и исследуем его физические свойства. Далее будем изготавливать композиционные материалы и исследовать их поглощающие способности. Затем разработаем математическую модель, на основе которой сможем изготавливать композиционные материалы уже по условиям заказчика, – рассказывает Дмитрий Вагнер. – Новизна наших исследований заключается также в воздействии магнитного поля на композиционный материал в процессе его изготовления. При помощи магнитного поля мы выстраиваем частицы ферритов в направлении воздействующего поля – и получаем материалы с заданными свойствами. Так можно подстраивать материал под разные задачи заказчиков: например, подобрать материал, способный при толщине 1 мм понизить излучение до требуемого уровня.
Среди потенциальных заказчиков – НПФ «Микран» и НПЦ «Полюс». В планах разработчиков – внедрение созданных материалов в производство, разработка научной методики для производства композиционных материалов в больших объемах.
Вместе с Дмитрием Вагнером над проектом работают аспиранты радиофизического факультета ТГУ Катерина Карева и Александр Сураев. Проект «Разработка и исследование физических свойств полимерных магнитных композиционных материалов на основе оксидных ферримагнетиков для обеспечения электромагнитной совместимости технических средств» реализуется с июня 2022 года на средства грантовой поддержки Российского научного фонда, срок проекта – до июня 2024 года.