Колесов В В, Петрова Н Г, Фіона А С Інститут радіотехніки й електроніки РАН, ІРЕ РАН вул Мохова, д 11, корп 7, м Москва, 125009, Росія тел +7 (495) 2021046, e-mail: kvv@mailcplireru Горшенев В Н, Куликівський Е І

НПП «Радіострой» м Москва, Росія

Анотація – Розроблено радіопоглинаючі матеріали на основі полімерних технологій, що представляють собою однорідну невпорядковану дисперсну систему, в якій полімерна матриця є дисперсионной середовищем, а частки наповнювача – дисперсною фазою У роботі досліджено параметри поглинання трьох типів полімерних середовищ, наповнених металевими магнітномягкімі матеріалами, широко вживаними в радіоелектронної апаратурі

I                                       Введення

Металлсодержащие полімерні матеріали є предметом інтенсивних досліджень у звязку з перспективами їх використання в різних областях техніки і технології

Структуровані матеріали на полімерній основі широко застосовуються при розробці нових конструкційних матеріалів Тому з метою одержання матеріалів із заданими механічними, електричними і теплофізичними властивостями розробляються композиції, що складаються з полімерного сполучного, наповнювачів та інших добавок Композиційні матеріали, на відміну від розчинів і пластифікованих полімерів, не є сумішами на молекулярному рівні Розміри включень завжди значно перевищують розміри молекул У матричної суміші полімер утворює безперервну середу (матрицю), в якій дискретно розподілені що не контактують між собою включення, причому дві фази суміші не рівноправні Форма частинок наповнювача може бути різною: сфери, циліндри (волокна), пластинки і т д

Рис 1 Залежність питомого обємного опору від масової частки наповнювача

Fig 1 Specific resistance dependence vs mass percentage content of the filler

Більшість металевих наночастинок термодинамічно нестабільно Для їх стабілізації МОЖНА використовувати наступні полімери: поліетилен, поліпропілен, політетрафлюороетілен, по-ліфеніленоксід, поліетиленгліколь та інші [1] Ці полімери мають порівняно високу термічну та окисну стійкість, унікальні реологічні властивості і високу діелектричну міцність Також важливо, що ці полімери-досить технологічні і хімічно інертні

Завдання поєднання в одному матеріалі властивостей полімеру і металу, а також регулювання цих ВЛАСТИВОСТЕЙ допомогою концентраційних змін, обговорюється досить давно Дослідження нано-розмірних і кластерних металлсодержащих частинок в матрицях полімерів стимулюється постійно зростаючим інтересом до даної проблеми в багатьох галузях хімії, фізики та матеріалознавства

II                              Основна частина

Ослаблення потужності електромагнітного випромінювання радиопоглощающую матеріалом може бути

Розроблені радіопоглинаючі матеріали на основі полімерних технологій являють собою однорідну невпорядковану дисперсну систему, в якій полімерна матриця є дисперсійним середовищем, а частки наповнювача-дисперсної фазою Вибір ПВХ пластігелевих композицій обумовлений низькою вязкістю вихідного пласті-золю простотою технологічного переходу вихідної сировини в ГОТОВИЙ матеріал, а також можливістю проведення досліджень з оцінки впливу розмірного фактора частинок наповнювача на радіопоглинаючі властивості композиту

У роботі досліджено параметри поглинання трьох ТИПІВ полімерних середовищ, наповнених металевими магнітно-мякими матеріалами, широко вживаними в радіоелектронної апаратури:

– ПВХ матриця, наповнена дрібнодисперсним порошком карбонільного заліза Р-10 з масовою часткою наповнювача 10 – 40% Карбонильное залізо являє собою тонкодисперсний порошок заліза, що з частинок сферичної форми Середній розмір часток 5 – 10 мкм визначений за даними оптичної мікроскопії, має тенденцію до збільшення з підвищенням частки наповнювача в суміші

– ПВХ матриця, наповнена дрібнодисперсним порошком аморфного металевого магнетика на основі Fe (Амагу), отриманого методом загартування з рідкого стану з масовою часткою наповнювача 10 – 60% Середній розмір часток 30 – 60 мкм [2]

– ПЕВТ матриця, наповнена нанорозмірними частинками складного складу (залізо та його оксиди), отриманими термолизом прекурсора в розчин-розплаві полімеру Масова частка наповнювача 2 – 30% Середній розмір часток за даними електронної мікроскопії високого дозволу 6 – 10 нм На-ночастіци СКЛАДНОГО складу, отримані за допомогою термічного розкладання пентакарбоніла заліза Fe (СО) БВ розчині-розплаві ПЕВТ [3]

віднесено на поглинання енергії (діелектричні і магнітні втрати, електропровідність) і розсіяння (структурна неоднорідність матеріалу)

Виміряні величини питомого електричного опору і погонного поглинання НВЧ потужності (на λ = 1 см) залежно від масової частки наповнювача в полімерному композиті (Мал 1 і 2)

Зіставлення залежностей дозволяє зробити висновок: аномальне зростання поглинання НВЧ потужності в досліджуваних матеріалах спостерігається в області концентрацій наповнювача, відповідних аномальному зросту електропровідності (Область пер-коляціонного переходу)

Рис 2 Залежність поглинання від масової частки наповнювача

Fig 2 Absorption vs percentage content ofthe filler

При концентраціях наповнювача нижче порога перколяції поглинання визначається двома основними факторами: діелектричними втратами в діелектрику, залежними від обраної полімерної матриці, і магнітними втратами, залежними від характеристик частинок наповнювача В області критичних концентрацій основним механізмом поглинання стають втрати на вихрові струми

III                                  Висновок

Розглянуто наповнені полімерні матеріали з діелектричними і магнітодіелектріческіе втратами, на основі яких можуть бути створені ефективні радіопоглинаючі середовища Розроблена технологія дозволяє варіювати електрофізичні властивості матеріалів в широкому діапазоні Показано, що на основі наповнених полімерів можливе створення ефективних широкосмугових поглиначів з регульованими в широких межах електричними і магнітними властивостями

IV                         Список літератури

[1] S р Gubin Metalcontaning nano-particles witchin polymeric matrices: preparation, structure and properties / / Colloids and surfaces A: Physicochemical and engineering aspects,

2002,       V202, p155

[2] V N Gorshenev, S B Bibikov, V N Specfor Modifying of materials by counter-diffusion of reagents, Material Chemistry and Physics (2001), v 74, p 154-159

[3] Кособудскій І Д, Юрков Г Ю Нанорозмірні металеві частинки в полімерних матрицях: 2 Синтез, фізико-хімічні властивості Застосування / / Вісник ОНУ Сер хімія і хім технологія, 2000, том 43, вип5, с 26

RADIO ABSORPTION MATERIALS ON THE BASIS OF FILLED POLYMERS

Kolesov V V, Petrova N G, Fionov A S Institute of Radio Engineering and Electronics, RAS St Mokhovaya, 11, Moscow, 125009, Russia Ph.+7(495)2021046, e-mail: kvv@mailcplireru Gorshenev V N, Kulikovskiy E I

NPP «Radiostrim»

Moscow, Russia

Abstract – Radio absorption materials on the basis of polymeric technologies are designed Considered in this paper are the absorption parameters of three types ofthe polymeric materials filled by metallic soft magnetic materials, which are broadly applicable in radio electronic equipment

I                                       Introduction

Polymeric materials filled by metallic soft magnetic materials are the subject of the intensive studies because they are prospective in different fields of science and technologies Structured materials on polymeric base are broadly used for development of new building materials

The problem of putting materials with polymeric and metallic characteristics together as well as characteristics control using the means of concentration change is discussed long ago The study of nanodimensional and cluster metallic particles in polymer matrix is stimulated by constantly rising interest to the given problem in the spheres of chemistry, physics and science of materials

II                                         Main Part

Absorption parameters of three types of the polymeric materials filled by metallic soft magnetic materials broadly applicable in radio electronic equipment have been investigated:

–        Polyvinylchloride (PVC) matrix filled by fine-dyspersated powder of carbonyl iron R-IOwith mass content of the filler about 10- 40% Carbonyl iron is a fine-dyspersated powder consisting of particles with the spherical shape The average size of the particles determined by optical microscopy was 5-10 μm and tends to increase with increasing ofthe filler in mixture

–        PVC matrix filled by fine-dyspersated powder of amorphous metallic magnetic on the ferrous basis (AMAG) obtained by hardening method from fluidity with mass part of the filler about 10 – 60% The average size ofthe particles was about 30 – 60 \ лт

–        High pressure polyethylene matrix filled by complex nanoparticles (iron and its oxides) obtained by precursor thermolysis in solution-melt polymer The mass part of the filler was about 2- 30 % The average size of the nanoparticles determined by optical microscopy was 6-10 nm

The values of the specific electric resistance and linear absorptions of microwave power (on λ=1 sm) depending on mass part ofthe filler in polymeric composite are measured

Comparing these dependencies allows concluding that: anomalous growing of the absorption microwave power in investigation materials exists in the area of filler concentration corresponding to anomalous growing of electroconductivity (the area of percolating transition)

At filler concentration below percolation threshold the absorption is defined by two main factors: dielectric loss in dielectric is determined by the type of chosen polymeric matrix, and magnetic loss is determined by the features of filler particles In the area of critical concentration the main absorption mechanism is the vertical currents loss

III                                     Conclusion

The technology designed allows materials’ varying electro physical characteristics within the broad range It is possible to create the efficient broadband absorbers with electric and magnetic parameters controlled within the wide range

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р