На защиту выносятся следующие положения:

1. результаты исследования влияния дисперсности высокочастотных гексаферритов структуры типа М на ФМР и характер кривых поглощения;

2. результаты исследования электродинамических характеристик композиционных материалов с наполнителем в виде высокодисперсного порошка феррита-шпинели;

3. результаты исследования влияния углеродных нанотрубок на на характеристики композитов с различной дисперсностью наполнителя;

4. результаты по синтезу структуры типа Y;

5. результаты исследования электрофизических характеристик РПП, представляющих многослойные пленочные структуры;

6. кривые поглощения электромагнитного излучения для покрытия сформированного при действии постоянного магнитного поля.

Структура и объем работы. Настоящая диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и включает 130 страниц машинописного текста, 110 рисунков, 6 таблиц. Список литературы включает 97 наименований.

Краткоесодержаниеработы

Во введении обоснована актуальность задач, решаемых в диссертационной работе, изложены цели и задачи исследований, сформулированы защищаемые положения, показаны научная новизна, практическая ценность работы, дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен обзор РПМ и РПП, создаваемых в России и в ведущих иностранных государствах; дается анализ современных материалов, применяемых в радиопоглощающих покрытиях; дано обоснование применения ферримагнитных материалов в РПП; рассмотрены основные свойства ферритов применяемых в магнитодиэлектрических РПП; показана возможность применения ферритов для изготовления РПП в виде высокодисперсных порошков; дан обзор характеристик ферритов полученных методом механического диспергирования.

Анализ современных РПМ показал, что наиболее тонкие и широкополосные РПП создаются на основе магнитодиэлектрических композиционных материалов, в которых микрочастицы магнитного и диэлектрического составляющих распределены в полимерном связующем.

Применение в РПП ферримагнитных материалов позволяет значительно повысить поглощение ЭМИ материала, создать широкополосное РПП при использовании смеси ферритов, уменьшить толщину.

Диспергирование ферритов обусловлено технологическими факторами процесса формирования РПП. Достаточно простыми и экономически целесообразными являются методы механической обработки порошковых ферритов.

Анализ свойств высокодисперсных ферритов показал, что изменяя размеры, форму и строение наночастиц при механическом диспергировании можно в определенных пределах управлять магнитными характеристиками материалов на их основе. Увеличение времени механического диспергирования приводит к уменьшению интенсивности пика ферромагнитного резонанса от исходной высокоанизотропной фазы, что может сопровождаться возникновением и увеличением интенсивности дополнительного резонанса вызванного возникновением при механической обработке шпинельной и аморфной фазы, а так же частиц перешедших в суперпарамагнитное состояние. Наблюдается смещение частоты естественного ферромагнитного резонанса (ЕФМР).

Во второй главе приводится методика эксперимента. В работе исследовались гексагональные ферриты бария М, Y и Z – типа изготовленные по керамической технологии, а также шпинели на основе никель-цинкового феррита.

Исследование микроструктуры ферритового порошка проводилось при помощи растрового электронного микроскопа CarlZeissLeo 1420 (Германия).

Рентгеновские спектры порошков измерялись на CuKα излучении установки Rigaku D/max-RC.

Измерения удельной поверхности ферритовых порошков и гранул проводилось методом БЭТ (адсорбции азота) на приборе TriStar 3000V6.03 A.

Полученные ферриты в виде ультрадисперсного порошка использовались как наполнитель для композиционного материала. В качестве модели связующего применялся парафин.

Из полученного композиционного материала формировались образцы для измерений магнитной, диэлектрической проницаемостей и tg(δ) на частотах 0,01-3 ГГц или образцы для измерения поглощения/отражения электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне частот 8-18 ГГц.

Измерение магнитных и диэлектрических спектров композиционных материалов на основе ферритов проводились на приборе Agilent E4991 ARF Impedance/Material Analyzer.

Измерение СВЧ параметров композиционных материалов проводилось волноводным методом с согласованной нагрузкой.

Измерение температурной зависимости намагниченности ферритов по методу Фарадея проводилось на сферах, выточенных из плотно спеченных ферритов. Измерения температурной зависимости намагниченности ферритов проводилось в неоднородном магнитном поле с напряженностью ≈ 4^.10⁴А/м.

В третьей главе приведены результаты исследования электродинамических и электрофизических характеристик РПМ на основе порошков гексаферритов; показано влияние механической обработки ферритов на параметры композитов; рассмотрены свойства РПМ при добавлении углеродных нанотрубок.

а

Для определения влияния дисперсности на частотные характеристики поглощения исследовались три состава феррита М-типа с различной степенью легирования ионами скандия, охватывающие диапазон частот от 8 до 56 ГГц (рис. 1).

б

А нализ полученных результатов показал, что уменьшение среднего размера частиц практически не оказывает влияния на частоту естественного ферромагнитного резонанса, что, по-видимому, связано с незначительным вкладом поверхностной анизотропии в эффективное значение поля магнито-кристаллической анизотропии.

в

Увеличение поверхностного слоя при механомодификации приводит к уменьшению резонирующего объёма частиц и, как следствие, к снижению поглощения ЭМИ.

Рисунок 1 – Частотные зависимости поглощения. а – BaFe₁₂O₁₉;б–BaSc_0.6Fe_11.4O₁₉; в – BaSc_1.2Fe_10.8O₁₉

Для исследования влияния дисперсности частиц феррита менее 0,3мкм на частотные характеристики поглощения произведено измельчение в высокоэнергетической планетарной мельнице со скоростью 850-900 об/мин. В качестве объекта исследования выбран гексаферрит BaSc_0.2Fe_11.8O₁₉, имеющий частоту ЕФМР в области 41ГГц (рис. 2).

Рисунок 2 – Частотная зависимость поглощенияBaSc_0.2Fe_11.8O₁₉

И нтенсивное измельчение гексаферрита приводит к изменению структуры поверхности частиц наполнителя и, как следствие, уменьшению объема частицы, что ведет к снижению мощности поглощаемой энергии ЭМИ. Так же наблюдается небольшое понижение частоты ЕФМР.

Повысить эффективность поглощения можно добавлением в состав композита углеродных нанотрубок (рис. 3).

Рисунок 3 – Влияние углеродных нанотрубок на поглощение ЭМИ

Увеличение поглощения электромагнитного излучения связано с повышением диэлектрических потерь. Магнитные потери при введении углеродных нанотрубок практически не изменяется (рис 4.).

Рисунок 4 – Влияние УНТ на диэлектрические потери

Увеличение содержания их в композите приводит к пропорциональному росту поглощения (рис. 5).

Полученные результаты позволяют выбирать оптимальный способ изготовления РПП.

Рисунок 6 – Магнитные спектры композитов со шпинелями различных марок

Рисунок 5 – Влияние количества УНТ на поглощение

В четвертой главе рассмотрена возможность применения ферритов-шпинелей для создания композитов, эффективно поглощающих электромагнитное излучение в диапазоне частот от МГц до единиц ГГц; рассмотрено влияние дисперсности порошков шпинелей на электродинамические параметры композитов; показано влияние углеродных нанотрубок на магнитные и диэлектрические спектры.

Объектом исследования выбраны шпинели марок М400НН, М600НН и М1000НН. Результаты измерений магнитных спектров представлены на рисунке 6. Влияние дисперсности на электродинамические параметры проводились на шпинели марки М1000НН (рис. 7).

Рисунок 7 – Магнитные спектры

Уменьшение размера частиц приводит к уменьшению магнитных потерь композита, а соответственно к уменьшению поглощения электромагнитного излучения. Смещению максимума мнимой части магнитной проницаемости в область более высоких частот. Полученные результаты дают возможность управления параметрами композитов при формировании РПП.

Для повышения величины поглощения композита на основе шпинели в него добавлены углеродные нанотрубки и исследованы электродинамические характеристики. Как и в случае гексагональных ферритов, основной вклад в поглощение вносят диэлектрические потери (рис. 8,9).

Рисунок 8 - Зависимости ε' от частоты при различном содержании УНТ и времени помола 5 мин	Рисунок 9 - Кривая зависимости ε' от содержания УНТ при времени помола в п.м. 5 мин (при частоте 1МГц)

Но в случае шпинелей, углеродные нанотрубки приводят к небольшому увеличению магнитных потерь (рис. 10).

Рисунок 10 - Магнитные спектры композита на основе шпинели марки М1000НН

В пятой главе рассмотрено влияние температуры синтеза на фазовый состав гексаферрита со структурой типа Y; исследованы электродинамические, электрофизические и физико-химические параметры полученных ферритов.

Исследование структуры гексаферрита типа Y проводилось с целью поиска новых наполнителей для РПМ. Таким образом, основным параметром является величина поглощения ЭМИ и ее частотная зависимость. Проведенные исследования позволили получить частотные зависимости поглощения ЭМИ образцов гексаферритов с различными фазовыми составами (рис. 11).

Кривые