ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ, МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК И ФЕРРИМАГНЕТИКОВ
|
АННОТАЦИЯ 3
Введение 6
1 Литературный обзор 10
1.1 Композиционные материалы 10
1.2 Композитные материалы с различными типами наполнителей 12
1.2.1 Электромагнитные характеристики композиционных 12 материалов
1.2.2 Сегнетоэлектрики 13
1.2.3 Свойства сегнетоэлектриков 14
1.2.4 Титанат бария как функциональный наполнитель 16
1.2.5 Многостенные углеродные нанотрубки 18
1.2.6 Механические свойства нанотрубок и электропроводность. 19
Связь между механическими и электрическими характеристиками
1.2.7 Актуальность углеродных нанотрубок как радиоматериала 20
1.2.8 Ферримагнетики 21
1.2.9 Радиопоглощающие свойства ферримагнетиков 21
1.3 Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики 22
1.3.1 Виды мультиферроидных материалов 23
1.3.2 Композиционные структуры из мультиферроиков 23
1.4 Методы исследования электромагнитных характеристик 27 композиционных материалов
1.4.1 Волноводный метод 27
1.4.2 Квазиоптический метод 28
1.4.3 Резонаторный метод 29
1.5 Выводы по литературному обзору 31
2 Изготовление образцов композитов и методики измерения 33 электромагнитных параметров образцов
2.1 Методики измерений свойств образцов и экспериментальные 33 установки
2.1.1 Векторный анализатор цепей, методика Беккера-Джарвиса 33
2.1.2 Спектрометр терагерцового диапазона СТД-21 42
2.1.3 Терагерцовый спектрометр реального времени T-Spec 1000 43
2.2 Изготовление образцов композитов на основе 46
сегнетоэлектрика, многостеных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков
2.2.1 Структурные исследования 46
2.2.2 Изготовление образцов композиционных материалов на 49
основе сегнетоэлектрика и многостенных углеродных нанотрубок
2.2.3 Изготовление образцов композиционных материалов на 50
основе сегнетоэлектрической керамики с различным размером агломератов
2.2.4 Изготовление образцов композиционных материалов на 51 основе сегнетоэлектрика гексаферрита М-типа
3 Результаты измерений 54
3.1 Зависимость диэлектрической проницаемости от концентрации 54 наполнителя
3.2 Зависимость диэлектрической проницаемости от размера частиц 58 наполнителя
3.3 Зависимость диэлектрической проницаемости от связующего 69
3.4 Расчет коэффициентов отражения (R) и поглощения (А) от 60 образцов композитов, содержащих МУНТ в диапазоне частот от 100 МГЦ до 18 ГГЦ
3.5 Зависимости коэффициентов прохождения (Т) и поглощения (А) 61
от частоты и слоя для композита, содержащего 25 мас. % BaTiO3, 25 мас. %. BaFe12O19 в КВЧ диапазоне
Заключение 63
Список использованных источников 67
Приложение А Отчет о патентных исследованиях 74
Введение 6
1 Литературный обзор 10
1.1 Композиционные материалы 10
1.2 Композитные материалы с различными типами наполнителей 12
1.2.1 Электромагнитные характеристики композиционных 12 материалов
1.2.2 Сегнетоэлектрики 13
1.2.3 Свойства сегнетоэлектриков 14
1.2.4 Титанат бария как функциональный наполнитель 16
1.2.5 Многостенные углеродные нанотрубки 18
1.2.6 Механические свойства нанотрубок и электропроводность. 19
Связь между механическими и электрическими характеристиками
1.2.7 Актуальность углеродных нанотрубок как радиоматериала 20
1.2.8 Ферримагнетики 21
1.2.9 Радиопоглощающие свойства ферримагнетиков 21
1.3 Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики 22
1.3.1 Виды мультиферроидных материалов 23
1.3.2 Композиционные структуры из мультиферроиков 23
1.4 Методы исследования электромагнитных характеристик 27 композиционных материалов
1.4.1 Волноводный метод 27
1.4.2 Квазиоптический метод 28
1.4.3 Резонаторный метод 29
1.5 Выводы по литературному обзору 31
2 Изготовление образцов композитов и методики измерения 33 электромагнитных параметров образцов
2.1 Методики измерений свойств образцов и экспериментальные 33 установки
2.1.1 Векторный анализатор цепей, методика Беккера-Джарвиса 33
2.1.2 Спектрометр терагерцового диапазона СТД-21 42
2.1.3 Терагерцовый спектрометр реального времени T-Spec 1000 43
2.2 Изготовление образцов композитов на основе 46
сегнетоэлектрика, многостеных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков
2.2.1 Структурные исследования 46
2.2.2 Изготовление образцов композиционных материалов на 49
основе сегнетоэлектрика и многостенных углеродных нанотрубок
2.2.3 Изготовление образцов композиционных материалов на 50
основе сегнетоэлектрической керамики с различным размером агломератов
2.2.4 Изготовление образцов композиционных материалов на 51 основе сегнетоэлектрика гексаферрита М-типа
3 Результаты измерений 54
3.1 Зависимость диэлектрической проницаемости от концентрации 54 наполнителя
3.2 Зависимость диэлектрической проницаемости от размера частиц 58 наполнителя
3.3 Зависимость диэлектрической проницаемости от связующего 69
3.4 Расчет коэффициентов отражения (R) и поглощения (А) от 60 образцов композитов, содержащих МУНТ в диапазоне частот от 100 МГЦ до 18 ГГЦ
3.5 Зависимости коэффициентов прохождения (Т) и поглощения (А) 61
от частоты и слоя для композита, содержащего 25 мас. % BaTiO3, 25 мас. %. BaFe12O19 в КВЧ диапазоне
Заключение 63
Список использованных источников 67
Приложение А Отчет о патентных исследованиях 74
В настоящее время активно расширяется производство различного радиоэлектронного оборудования, а также всячески стремится к улучшению свойств (уменьшением размеров и потерь энергии, лучшей точностью и быстродействием) выпускаемой аппаратуры, работающей в СВЧ и КВЧ диапазонах. Вследствие перехода технологий на более высокий частотный диапазон возникает потребность в материалах с соответствующими электромагнитными характеристиками, которые необходимы для согласования и защиты различного рода компонент СВЧ и ТГЦ диапазонов. На сегодняшний день современные технологии реализуются на основе композиционных материалов с различным комбинированием наполнителей, так как на данный момент не существует однокомпонентного материала, который бы мог добиться высокой поглощающей способности в широкой полосе частот. Такие материалы применяются для защиты биологических объектов, совместимости электромагнитных устройств [1], а также для уменьшения отражения электромагнитных волн [2].
Главной особенностью композиционных материалов является то, что они представляют комбинацию двух или более составных компонентов и обладают новыми свойствами, отличными от свойств компонентов по отдельности. Композиты просты в изготовлении и придают новые, недостижимые для традиционных материалов, физико-химические свойства, такие как: гибкость, высокая прочность, эластичность, а также уникальные характеристики. При варьировании концентрации наполнителя можно добиться требуемых электромагнитных свойств, а именно, получить высокие значения коэффициента поглощения, комплексных диэлектрической и магнитной проницаемостей, уровня экранирования. В качестве активной фазы (наполнителя) композитов широко зарекомендовали себя
углеродосодержащие материалы (углеродные нанотрубки, графит, карбонильное железо, фуллерены и пр.), порошки ферритов [3-5]. Активно развивается исследование композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков и мультиферроиков [6-8].
Учитывая все вышесказанное, целью диссертационной работы является: исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных ннотрубок и ферримагнетиков.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
а) Проведение аналитического обзора литературных источников по тематике научно-исследовательской работы;
б) Освоение методики изготовления образцов композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков;
в) Изготовление образцов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферритов;
г) Измерение электромагнитных характеристик образцов;
д) Моделирование электромагнитного отклика от композиционных
материалов;
е) Анализ полученных результатов;
ж) Обобщить результаты НИР и составить текст диссертации.
Объектами исследования являются закономерности распространения электромагнитных волн СВЧ, КВЧ и ТГц диапазонов в композиционных материалах и покрытиях. В качестве активной фазы композиционных материалов и покрытий выступают сегнетоэлектрики, многостенные углеродные нанотрубки и ферримагнетики.
Предметом исследования является электромагнитная волна, распространяющаяся в гетерогенных средах, спектры комплексных диэлектрической (s', е") и магнитной (ц', ц") проницаемостей, частотные
зависимости коэффициентов отражения (R), прохождения (Т) и
поглощения (А).
Для получения частотных зависимостей электромагнитных откликов от композитов были использованы волноводный метод с использованием коаксиальной измерительной ячейки и метод свободного пространства. Измерения проводились в диапазоне частот 10 МГц - 18 ГГц. Для расчета электромагнитных параметров использовался модифицированный метод Беккера - Джарвиса. В терагерцовом диапазоне частотные зависимости коэффициентов прохождения (T), отражения (R) и поглощения (А) были исследованы импульсной спектроскопией.
Положения, выносимые на защиту (ПВЗ):
1) В двухкомпонентных композиционных материалах на основе эпоксидной смолы (где отвердителем служит полиэтиленполиамин) и титаната бария (BaTiO3) увеличение размеров агломератов наполнителя от 100 мкм до 315 мкм приводит к росту действительной части комплексной диэлектрической проницаемости на 40 % в диапазоне частот 115-258 ГГц.
2) В композиционном материале, полученном аддитивной технологией на основе АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) пластика с добавлением 25 мас. % гексаферрита BaFe12O19 и 25 мас. % сегнетоэлектрика ВаТЮ3, коэффициент поглощения в диапазоне 200-258 ГГц составляет более 80% при толщине слоя на металле от 3,5 мм и более.
Обоснование достоверности ПВЗ:
Достоверность защищаемых ПВЗ подтверждается корреляцией результатов, полученных на двух измерительных установках: спектрометре терагерцового диапазона с использованием набора ЛОВ и спектрометре реального времени T-Spec 1000. Полученные экспериментальные данные совпадают с результатами моделирования в программном продукте MathCad для одних и тех же исследуемых образцов с погрешностью, не превышающей 10%.
Главной особенностью композиционных материалов является то, что они представляют комбинацию двух или более составных компонентов и обладают новыми свойствами, отличными от свойств компонентов по отдельности. Композиты просты в изготовлении и придают новые, недостижимые для традиционных материалов, физико-химические свойства, такие как: гибкость, высокая прочность, эластичность, а также уникальные характеристики. При варьировании концентрации наполнителя можно добиться требуемых электромагнитных свойств, а именно, получить высокие значения коэффициента поглощения, комплексных диэлектрической и магнитной проницаемостей, уровня экранирования. В качестве активной фазы (наполнителя) композитов широко зарекомендовали себя
углеродосодержащие материалы (углеродные нанотрубки, графит, карбонильное железо, фуллерены и пр.), порошки ферритов [3-5]. Активно развивается исследование композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков и мультиферроиков [6-8].
Учитывая все вышесказанное, целью диссертационной работы является: исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных ннотрубок и ферримагнетиков.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
а) Проведение аналитического обзора литературных источников по тематике научно-исследовательской работы;
б) Освоение методики изготовления образцов композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков;
в) Изготовление образцов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферритов;
г) Измерение электромагнитных характеристик образцов;
д) Моделирование электромагнитного отклика от композиционных
материалов;
е) Анализ полученных результатов;
ж) Обобщить результаты НИР и составить текст диссертации.
Объектами исследования являются закономерности распространения электромагнитных волн СВЧ, КВЧ и ТГц диапазонов в композиционных материалах и покрытиях. В качестве активной фазы композиционных материалов и покрытий выступают сегнетоэлектрики, многостенные углеродные нанотрубки и ферримагнетики.
Предметом исследования является электромагнитная волна, распространяющаяся в гетерогенных средах, спектры комплексных диэлектрической (s', е") и магнитной (ц', ц") проницаемостей, частотные
зависимости коэффициентов отражения (R), прохождения (Т) и
поглощения (А).
Для получения частотных зависимостей электромагнитных откликов от композитов были использованы волноводный метод с использованием коаксиальной измерительной ячейки и метод свободного пространства. Измерения проводились в диапазоне частот 10 МГц - 18 ГГц. Для расчета электромагнитных параметров использовался модифицированный метод Беккера - Джарвиса. В терагерцовом диапазоне частотные зависимости коэффициентов прохождения (T), отражения (R) и поглощения (А) были исследованы импульсной спектроскопией.
Положения, выносимые на защиту (ПВЗ):
1) В двухкомпонентных композиционных материалах на основе эпоксидной смолы (где отвердителем служит полиэтиленполиамин) и титаната бария (BaTiO3) увеличение размеров агломератов наполнителя от 100 мкм до 315 мкм приводит к росту действительной части комплексной диэлектрической проницаемости на 40 % в диапазоне частот 115-258 ГГц.
2) В композиционном материале, полученном аддитивной технологией на основе АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) пластика с добавлением 25 мас. % гексаферрита BaFe12O19 и 25 мас. % сегнетоэлектрика ВаТЮ3, коэффициент поглощения в диапазоне 200-258 ГГц составляет более 80% при толщине слоя на металле от 3,5 мм и более.
Обоснование достоверности ПВЗ:
Достоверность защищаемых ПВЗ подтверждается корреляцией результатов, полученных на двух измерительных установках: спектрометре терагерцового диапазона с использованием набора ЛОВ и спектрометре реального времени T-Spec 1000. Полученные экспериментальные данные совпадают с результатами моделирования в программном продукте MathCad для одних и тех же исследуемых образцов с погрешностью, не превышающей 10%.
В результате выполненной работы были получены следующие результаты:
а) проведен аналитический обзор литературных источников по тематике поглощающих материалов, а также их применимости в СВЧ и КВЧ диапазонах;
б) освоена методика изготовления образцов композиционных материалов с различным комбинированием наполнителей;
в) рассмотрены волноводный и квазиоптический методы измерения электромагнитных характеристик композиционных материалов.
г) изготовлены экспериментальные образцы на основе
сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и
ферримагнетиков путем смешения и последующего экструдирования;
д) измерен и рассчитан электромагнитный отклик изготовленных образцов композитов;
е) проведен расчет электромагнитных характеристик в среде моделирования MathCad и их сравнение с экспериментальными данными;
ж) проведены анализ и обобщение экспериментальных данных, полученных в ходе исследования, составлен и отредактирован текст диссертации.
На основе полученных результатов сделаны следующие выводы:
а) Для образцов композитов, содержащих 50 мас.% титаната бария характерен рост диэлектрической проницаемости с увеличением размера частиц наполнителя, что связано с плотностью агломератов в образце. Чем больше размер агломератов в образце, тем больше плотность и больше диэлектрическая проницаемость.
б) Действительная часть диэлектрической проницаемости с ростом содержания сегнетоэлектрической керамики от 40 мас.% до 80 мас% е’ изменяется в пределах от 5 до 15,5 отн. ед. Мнимая часть диэлектрической проницаемости возрастает с увеличением частоты, с ростом содержания BaTiOs s” изменяется в пределах от 0,24 до 2,5 отн. ед. Варьирование массовой концентрации наполнителя матрицы в пределах 40 - 80 мас.% позволяет изменять действительную часть диэлектрической проницаемости композита в пределах 5 - 15 отн. ед. При этом возрастание мнимой части диэлектрической проницаемости достигает 2,4 отн. ед., что в 5 раз больше исходного значения (при 40 мас.%). Самый низкий коэффициент прохождения T(f) наблюдается у композита, содержащего 40 мас.% порошка титаната бария в диапазоне 115 - 1100 ГГц составляет менее 0,05 отн. ед.
в) Рассматривая совокупность образцов на основе ABS пластика можно отметить, что при прохождении электромагнитного излучения в диапазоне частот от 115 ГГц до 258 ГГц через образец коэффициент передачи уменьшается на 3 отн. ед. (для 100 мас.% ABS - образец №1) и (25 мас.% BaTiOs/25 мас.% BaFei2Oi9 - образец №2), на 3,5 отн. ед. (для образца 50 мас.% ABS/50 мас.% BaTiO3 - образец №3) и (50 мас.% ABS/50 мас.% BaFe12O19 - образец №4). Максимальным поглощением до 5,7 отн.ед. обладают образцы №2 и №3. Наиболее оптимальным поглотителем электромагнитного излучения является образец №2, так как он обладает минимальным отражением и высокими значениями мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости (s” ~ 0,22 отн.ед.).
г) Для образцов с содержанием 40 мас.% BaTiO3 и 1-2 мас.% МУНТ характерен спад действительной части комплексной диэлектрической проницаемости с ростом частоты. При большей концентрации углеродных нанотрубок в образце спад s’ имеет лавинный характер, что связано с поляризационным эффектом в нанотрубках. s" при большей концентрации углеродосодержащего материала уменьшается с ростом частоты. Данное явление свидетельствует об уменьшении потерь в образце.
д) Образец с 1 мас.% углеродных нанотрубок и 40 мас.% BaTiO3 при толщине примерно 2,5 мм на частоте 10 ГГц поглощает примерно от 10 до 20 % электромагнитного излучения. Для образца с 1 мас.% МУНТ при толщине 2,25 мм на частоте от 10 ГГц до 12 ГГц коэффициент поглощения электромагнитного излучения равен приблизительно 30%-40%. Данный скачок связан с четвертьволновым резонансом, при измерении коэффициентов прохождения и отражения.
е) При добавлении 25 мас.% ВаРе12О19 к титанату бария улучшает экранирующие свойства. Поглощение более 80% электромагнитного излучения достигается на частотах более 200 ГГц при толщине образца 3,5-5 мм.
Результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, были представлены на:
Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов (Томск 2020, 2021 г.);
Всероссийском конкурсе студенческих и школьных проектах «Радиофизика, измерения, автоматизация» 2020;
Международном конкурсе студенческих проектов «Радиофизика и электроника» 2021 г.
Основные результаты дипломной работы представлены в 6 публикациях.
а) Kuleshov G.E., Shematilo T.N., Gering M.O. Electrophysical properties of carbon filaments for 3D printing // 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). Danvers: IEEE, 2020. P. 123-127.
б) Kuleshov G.E., Badin A.V., Shematilo T.N., Trofimov E.A. Sub-THz absorption properties of black carbon containing composites for application in additive technology // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2020. Vol. 11582. P. 115820T-1-115820T-6.
в) Shematilo T.N., Gering M.O., Kuleshov G.E., Badin A.V., Dorozhkin K.V., Dunaevskii G.E. Dielectric properties of 3D-printing Ba containing ABS compositesat THz frequency range // 2020 45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). [Buffalo]: IEEE, 2020. P. 587-588.
г) Moskalenko V.D., Shematilo T.N., Dorozhkin K.V., Badin A.V. Sub-THz absorbers based on BaTiO3/Epoxy composites // JPCS. 2021. Vol. 1989. P. 0120341-012034-5.
д) Шематило Т.Н. Исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков // Труды Семнадцатой Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов, Томск, 11-15 мая, 2020 г. / под ред. В. В. Демина. - Томск: SST, 2020. С. 103-106.
е) Шематило Т.Н. Исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков и ферримагнетиков // Труды Восемнадцатой Всероссийской конференции студенческих научноисследовательских инкубаторов, Томск, 5-7 мая, 2021 г. / - Томск: SST, 2021. С. 131-134.
Выражаю благодарность ЦКП «Центр радиоизмерений ТГУ» за предоставленное оборудование.
Выражаю благодарность за проведение измерений доценту - Журавлеву В.А., доценту - Коровину Е.Ю., младшему научному сотруднику - Дорожкину К.В., магистранту - Москаленко В.Д.
а) проведен аналитический обзор литературных источников по тематике поглощающих материалов, а также их применимости в СВЧ и КВЧ диапазонах;
б) освоена методика изготовления образцов композиционных материалов с различным комбинированием наполнителей;
в) рассмотрены волноводный и квазиоптический методы измерения электромагнитных характеристик композиционных материалов.
г) изготовлены экспериментальные образцы на основе
сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и
ферримагнетиков путем смешения и последующего экструдирования;
д) измерен и рассчитан электромагнитный отклик изготовленных образцов композитов;
е) проведен расчет электромагнитных характеристик в среде моделирования MathCad и их сравнение с экспериментальными данными;
ж) проведены анализ и обобщение экспериментальных данных, полученных в ходе исследования, составлен и отредактирован текст диссертации.
На основе полученных результатов сделаны следующие выводы:
а) Для образцов композитов, содержащих 50 мас.% титаната бария характерен рост диэлектрической проницаемости с увеличением размера частиц наполнителя, что связано с плотностью агломератов в образце. Чем больше размер агломератов в образце, тем больше плотность и больше диэлектрическая проницаемость.
б) Действительная часть диэлектрической проницаемости с ростом содержания сегнетоэлектрической керамики от 40 мас.% до 80 мас% е’ изменяется в пределах от 5 до 15,5 отн. ед. Мнимая часть диэлектрической проницаемости возрастает с увеличением частоты, с ростом содержания BaTiOs s” изменяется в пределах от 0,24 до 2,5 отн. ед. Варьирование массовой концентрации наполнителя матрицы в пределах 40 - 80 мас.% позволяет изменять действительную часть диэлектрической проницаемости композита в пределах 5 - 15 отн. ед. При этом возрастание мнимой части диэлектрической проницаемости достигает 2,4 отн. ед., что в 5 раз больше исходного значения (при 40 мас.%). Самый низкий коэффициент прохождения T(f) наблюдается у композита, содержащего 40 мас.% порошка титаната бария в диапазоне 115 - 1100 ГГц составляет менее 0,05 отн. ед.
в) Рассматривая совокупность образцов на основе ABS пластика можно отметить, что при прохождении электромагнитного излучения в диапазоне частот от 115 ГГц до 258 ГГц через образец коэффициент передачи уменьшается на 3 отн. ед. (для 100 мас.% ABS - образец №1) и (25 мас.% BaTiOs/25 мас.% BaFei2Oi9 - образец №2), на 3,5 отн. ед. (для образца 50 мас.% ABS/50 мас.% BaTiO3 - образец №3) и (50 мас.% ABS/50 мас.% BaFe12O19 - образец №4). Максимальным поглощением до 5,7 отн.ед. обладают образцы №2 и №3. Наиболее оптимальным поглотителем электромагнитного излучения является образец №2, так как он обладает минимальным отражением и высокими значениями мнимой части комплексной диэлектрической проницаемости (s” ~ 0,22 отн.ед.).
г) Для образцов с содержанием 40 мас.% BaTiO3 и 1-2 мас.% МУНТ характерен спад действительной части комплексной диэлектрической проницаемости с ростом частоты. При большей концентрации углеродных нанотрубок в образце спад s’ имеет лавинный характер, что связано с поляризационным эффектом в нанотрубках. s" при большей концентрации углеродосодержащего материала уменьшается с ростом частоты. Данное явление свидетельствует об уменьшении потерь в образце.
д) Образец с 1 мас.% углеродных нанотрубок и 40 мас.% BaTiO3 при толщине примерно 2,5 мм на частоте 10 ГГц поглощает примерно от 10 до 20 % электромагнитного излучения. Для образца с 1 мас.% МУНТ при толщине 2,25 мм на частоте от 10 ГГц до 12 ГГц коэффициент поглощения электромагнитного излучения равен приблизительно 30%-40%. Данный скачок связан с четвертьволновым резонансом, при измерении коэффициентов прохождения и отражения.
е) При добавлении 25 мас.% ВаРе12О19 к титанату бария улучшает экранирующие свойства. Поглощение более 80% электромагнитного излучения достигается на частотах более 200 ГГц при толщине образца 3,5-5 мм.
Результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, были представлены на:
Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов (Томск 2020, 2021 г.);
Всероссийском конкурсе студенческих и школьных проектах «Радиофизика, измерения, автоматизация» 2020;
Международном конкурсе студенческих проектов «Радиофизика и электроника» 2021 г.
Основные результаты дипломной работы представлены в 6 публикациях.
а) Kuleshov G.E., Shematilo T.N., Gering M.O. Electrophysical properties of carbon filaments for 3D printing // 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). Danvers: IEEE, 2020. P. 123-127.
б) Kuleshov G.E., Badin A.V., Shematilo T.N., Trofimov E.A. Sub-THz absorption properties of black carbon containing composites for application in additive technology // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2020. Vol. 11582. P. 115820T-1-115820T-6.
в) Shematilo T.N., Gering M.O., Kuleshov G.E., Badin A.V., Dorozhkin K.V., Dunaevskii G.E. Dielectric properties of 3D-printing Ba containing ABS compositesat THz frequency range // 2020 45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). [Buffalo]: IEEE, 2020. P. 587-588.
г) Moskalenko V.D., Shematilo T.N., Dorozhkin K.V., Badin A.V. Sub-THz absorbers based on BaTiO3/Epoxy composites // JPCS. 2021. Vol. 1989. P. 0120341-012034-5.
д) Шематило Т.Н. Исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков, многостенных углеродных нанотрубок и ферримагнетиков // Труды Семнадцатой Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов, Томск, 11-15 мая, 2020 г. / под ред. В. В. Демина. - Томск: SST, 2020. С. 103-106.
е) Шематило Т.Н. Исследование электромагнитных характеристик композиционных материалов на основе сегнетоэлектриков и ферримагнетиков // Труды Восемнадцатой Всероссийской конференции студенческих научноисследовательских инкубаторов, Томск, 5-7 мая, 2021 г. / - Томск: SST, 2021. С. 131-134.
Выражаю благодарность ЦКП «Центр радиоизмерений ТГУ» за предоставленное оборудование.
Выражаю благодарность за проведение измерений доценту - Журавлеву В.А., доценту - Коровину Е.Ю., младшему научному сотруднику - Дорожкину К.В., магистранту - Москаленко В.Д.