Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Египта, Бразилии и Индии выявили оптимальный состав композита для использования в микроволновых диапазонах. Материал особенно перспективен для уменьшения электрических потерь в антеннах 5G-связи. Статья о разработке опубликована в Nanomaterials.
Композиционные материалы представляют интерес для исследователей со всего мира, в первую очередь благодаря проявлению новых свойств, нехарактерных для частей композита по отдельности. Материаловеды называют это нарушением принципа аддитивности. Кроме того, зачастую композиты более технологически выгодны — они позволяют тратить меньше материалов, упрощать конструкции девайсов и т.д. Для достижения такой выгоды ученые проводят систематические эксперименты с различными модификациями материалов — теоретическое моделирование не всегда совпадает с практическими результатами.
Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Египта (Университет Танта), Бразилии (Федеральный университет в Сеаре) и Индии (Университет Гуджарат, Профессиональный университет Лавли) занимаются исследованием композиционных материалов на основе функциональных магнитных оксидов ионов железа (ферритов). Среди последних достижений — выявление оптимального состава композита из порошкообразного феррита и эпоксидной смолы для применения в устройствах микроволнового диапазона — для радиолокации, линий связи, спутниковых систем.
«Такие материалы интересны с точки зрения возможности управления магнитными, электрическими и микроволновыми характеристиками, — комментирует один из авторов работы, научный сотрудник НИТУ „МИСиС“ и Национальной академии наук Беларуси, к.ф.-м.н. Алексей Труханов. — В данной работе основной задачей было обнаружение корреляции между составом эпоксидно-ферритового композита и электрическими свойствами композита. То есть, мы проверяли, как процентное соотношение компонентов повлияет на электрические характеристики материала в широком диапазоне частот и внешних температур».
Были исследованы составы с содержанием феррита в 20, 30, 40 и 50%. При этом физические показатели составов с содержанием феррита 30% и ниже совпадали с результатами теоретического моделирования, тогда как в случае с >30% — различались. Замеры проводились на частотах до 1 МГц и при различных температурах, от 30 до 100 °C. В целом, из рассмотренных композитов наилучшие электрические характеристики показали именно составы с 20%-м и 30%-м содержанием порошка.
По словам ученых, благодаря продемонстрированным диэлектрическим свойствам, такие композиты могут найти свое применения в современной микроволновой электронике.
Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда «Разработка и исследование новых композиционных материалов „полимер/наноуглерод/феррит“ для развития 5G-технологий».
