Колесов В В, Петрова Н Г, Фіона А С

Інститут радіотехніки й електроніки РАН Мохова вулиця, д 11, к7, м Москва, 125009, Росія тел: +7 (495) 2021046, e-mail: kvv@cplireru Доценко І П, Юрков Г Ю

Інститут загальної та неорганічної хімії ім Н С Курнакова РАН

м Москва, Росія

Анотація – Розроблено технологію створення метал-лополімерних нанокомпозитів на основі різних полімерних матриць Досліджено основні електрофізичні характеристики металополімерних нанокомпозитів поліетилен-залізо з вмістом наночастинок заліза до 30 масових відсотків у різних частотних діапазонах

I                                       Введення

Розробка наноструктурованих матеріалів і нанотехнологій – одні з найбільш швидко розвиваються і затребуваних напрямів сучасної науки і техніки Значний інтерес представляють особливості в будові і властивості малих атомних і молекулярних агрегацій, так як є проміжними між будовою і властивостями ізольованих атомів і масивного (обємного) твердого тіла Тривалий час дослідження наноеффектов проводилися на ізольованих наночастицах з розміром більше 1 нм і Кнастер, що містять від двох атомів до декількох сотень і ультрадисперсних порошках [1]

Малі частинки і нанорозмірні елементи використовуються для виробництва різних матеріалів Наприклад, в авіації застосовуються радіопоглинаючі керамічні матеріали, в матриці яких безладно розподілені тонкодисперсні металеві частинки Ниткоподібні монокристали і полікристали володіють дуже високою міцністю і завдяки цьому їх використовують як наповнювачі легких композиційних матеріалів для аерокосмічного застосування

Останнім часом синтезовано нанокпастери ряду металів, металлофуллерени, нанотрубки, наноструктури на основі супрамолекулярних гібридних органічних і неорганічних полімерів, досягнуто значного прогрес у методах спостереження і дослідження локальних властивостей нанообєктів і наноструктур, повязаний з розвитком скануючої зондової мікроскопії, рентгенівських та оптичних методів з використанням синхротронного випромінювання, оптичної лазерної спектроскопії, радіочастотної і міліметрової спектроскопії, міс-сбауеровской спектроскопії та ін [2]

Структуровані композитні нанофазних матеріали мають специфічні особливості і властивості, відмінні від властивостей речовин, що знаходяться в звичайних фазах, можуть мати інші механічні та електрофізичні характеристики в різних частотних діапазонах в тому числі і в мікрохвильовому діапазоні Основою наномасштабних структури можуть бути як металеві наночастинки, так і органометалеві молекулярні кпастери, що володіють абсолютною ідентичністю

Досить актуальним завданням є створення технології виробництва радіопоглинаючих матеріалів нового покоління з розширеними функціональними і споживчими можливостями, в тому числі, з підвищеним радіопоглощеніем в широкому діапазоні частот

Особливе місце займають полімери з магнітними наночастинками Останні роки в цій області інтенсивно йшли розробки методів отримання та стабілізації магнітних частинок нанометрових розмірів На базі таких матеріалів виявлений ряд унікальних властивостей, таких як гігантське магнітосопро-тивление, висока коерцитивної сила та ін Це дозволяє сподіватися на застосуванні таких матеріалів в системах запису і зберігання інформації з великою щільністю запису, як компактних постійних магнітів в магнітних системах, матеріалів для систем надглибокого охолодження і т п

II                              Основна частина

Фізико-хімічні властивості металлсодержащих композитних матеріалів залежать від природи, концентрації та розмірів наночастинок і визначаються умовами проведення синтезу [3]

Композиційними називають матеріали, що складаються з двох або більше фаз з чіткою міжфазної кордоном Композиційні матеріали розрізняються типом матриці (органічна, неорганічна), її пе-рерабативаемостью, типом наповнюють елементів, їх орієнтацією і безперервністю Механічні властивості композитів залежать від структури і властивостей міжфазної кордону Сильне міжфазну взаємодію між матрицею і наповнювачем забезпечує високу однорідність і міцність матеріалу Видимий тенденція до поліпшення властивостей матеріалів при зменшенні розмірів наповнювача пояснюється зниженням макроскопічної дефектності

Рис 1 Залежність діелектричної проникності від масової частки наповнювача

Fig 1 The dielectric permeability dependence upon mass percentage content of the filler

Відомо, що наночастки металів взаємодіють з полімерною матрицею Утворені наночастинки заліза активують молекули полімеру, тобто відбувається взаємодія зароджуються наночастинок металів зі звязками полімеру

METAL-POLYMERIC NANOSTRUCTURED MATERIALS

Рис 2 Залежність поглинання від масової частки наповнювача

Fig 2 The absorption dependence upon mass percentage content of the filler

Дослідження сверхвьюокочастотних властивостей проводилися в волноводном тракті на різних частотах Результати вимірювань діелектричної проникності зразків з різним масовим заповненням для діапазону частот 20-50 ГГц наведені на Рис 1 Монотонне збільшення діелектричної проникності обумовлено внеском поляризації наночастинок металу, полярізуємость яких внаслідок більш вьюокой рухливості електронних оболонок вище поляризуемости матриці, що і призводить до зростання ε із зростанням концентрації наповнювача Вимірювання показали збільшення поглинаючої здатності на-ноструктурірованного матеріалу з збільшенням щільності наночастинок в полімерній матриці (Мал 2)

III                                  Висновок

Досліджено електрофізичні характеристики металополімерних нанокомпозитів на основі наночастинок заліза інкорпорованих в матрицю з поліетилену Показано, що такі матеріали можуть бути використані в пристроях, ефективно екранують електромагнітне випромінювання в широкому частотному діапазоні

Розробка технологічного процесу на базі нанофазних композитних структур з металевими наночастинками дозволить розробити нове покоління матеріалів для стелс-технології і модернізувати досить широке коло радіоелектронних пристроїв: аттенюатори, еквівалентні навантаження, фільтри мод і гармонік радіосигналу, забезпечити екологічний захист біообєктів, а також вирішення завдань помехозащищенности і формування адаптивних характеристик радіоелектронної апаратури, що працює в умовах складної електромагнітної обстановки

IV                          Список літератури

[1] Губін С П, Катаєва Н А, Колесов В В,

Солдатов Е С, Трифонов А С, Хомутов Г Б,

Шорохов В В, нанофазних матеріали в електроніці-речовини, технологія, пристрої, Нелінійний світ,

2005, т 3, № 1 (2), Сю-26

[2] С П Губін, Хімія кластерів Основи класифікації та будови М: Наука, 1987, 263с

[3] І Д Кособудскій, Г Ю Юрков Известия вузів, хімія і хімічна технологія 2000, 43, № 5, СЗ

Kolesov V V, Petrova Ν G, Fionov A A Institute of Radio Engineering and Electronics RAS 11/7, Mokhovaya Str, Moscow, 125009, Russia Ph: (495) 2034716 e-mail: kvv@cplireru Dotsenko I P, Yurkov G Yu

Institute of General and Inorganic Chemistry, RAS

Moscow, Russia

Abstract – The technology of making of metal-polymeric nanocomposites on the basis of the various polymeric matrixes was developed The basic electrophysical characteristics of polythene-iron metal-polymeric nano-composites with content of iron nanoparticles up to 30 mass percents are investigated in various frequency ranges

I                                         Introduction

The development of nanostructured materials and nanotechnologies is one of highly developing and useful directions of the modern science and technology For a long time the studies of nanoeffects were conducted on insulated nanoparticles with size more than 1 nm and clusters containing from two to several hundreds atoms and super-dispersed powders [1]

Production technology development of the new generation radio absorption materials with extended functional and consumer properties are rather important problem at present time

II                                        Main Part

The physical-chemical characteristics of the metal containing composite materials are determined by nature, concentration and sizes of nanoparticles are defined by condition of the syntheses undertaking

In given work the samples of metal-polymeric nanocomposites were produced by the thermo destruction method of organic salts of metals in solution-melt polyethylene-oil It is known that the metallic nanoparticles interact with polymeric matrix Forming iron nanoparticles actuate the molecules of the polymer i e the interaction of arising metallic nanoparticles with links of the polymer occurs

The strong interphase interaction between matrix and filler provides high homogeneity and toughness of the material Observed trend to improve material characteristics at reduction of the sizes of the filler is explained by reduction of macroscopic defectiveness

The studies of microwave characteristics were conducted in a waveguide tract at different frequencies The results of the dielectric permeability measurements of samples with various mass filling for frequency range of the 20 – 50 GHz are shown on Fig 1 The monotonous increasing of dielectric permeability values is conditioned by contribution to polarizations of metallic nanoparticles The measurements have shown the increasing of absorbing abilities of nanostructured material with increasing density of nanoparticles in polymeric matrix (Fig 2)

III                                       Conclusion

The electrophysical characteristics of metal-polymeric nanocomposites on the basis iron nanoparticles incorporated to polyethylene matrix were investigated It was shown that such materials could be used in devices effectively shielding electromagnetic radiation in a broad frequency range

The development of the technological process on the basis of nanocomposite structures with metallic nanoparticles will allow making the new generation of materials for stealth- technologies and modernization of many radioelectronic devices: attenuators, equivalent loads, filters of the modes and harmonicas of radio signal, to provide ecological protection of bio-objects, as well as solution of the noise-proof problems and to form the adaptive features of radio equipment working in condition of the complex electromagnetic situation

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