Ученые усовершенствовали поглощающий электромагнитное излучение материал — Наука

ТАСС, 11 марта. Ученые модифицировали гексаферрит бария, повысив его способность поглощать электромагнитное излучение, пишет пресс-служба проекта «5-100».

«Гексаферрит бария способен изменять свойства при замене атомов железа атомами других элементов. Чтобы задать материалу широкий диапазон частот поглощения электромагнитного излучения, ученые легировали (добавили в состав) материал титаном и воздействовали на него термически. В результате были зафиксированы изменения в структуре и магнитном состоянии мультиферроика», – говорится в сообщении.

Гексаферрит бария (BaFe₁₂О₁₉) используют в производстве постоянных магнитов благодаря сочетанию высокой коэрцитивной силы (напряженность внешнего магнитного поля), удельного электросопротивления и низкой стоимости. Модифицированные гексаферриты бария также можно использовать, например, в качестве подложек приборов СВЧ-электроники.

В ходе нового исследования ученые из России, Белоруссии, Бразилии, Индии и Китая провели ряд экспериментов: смешивали оксидные порошки, прессовали, обжигали и спекали их, исследовали с помощью электронного микроскопа с функцией микроанализа поверхность и химический состав полученных образцов. Исследователи считают, что в дальнейшем свойства полученного материала можно подстраивать к требованиям изготовителей электронных устройств.

По словам одного из авторов исследования, сотрудника Южно-Уральского государственного университета Дениса Винника, инновационный потенциал результатов проекта связан, прежде всего, с тем, что благодаря сочетанию высоких магнитных свойств и низкой электропроводности ферриты нашли применение в технике высоких частот (более 100 кГц).

«Они используются в качестве магнитных материалов в радиотехнике, электронике, автоматике, вычислительной технике. Получение гексаферритных кристаллических структур с глубокой степенью замещения атомов железа другими атомами расширит список материалов, которые могут применяться таким образом», – сказал Винник.

Материалы (экраны) для защиты от магнитных и электромагнитных полей

 

Отрасли применения:

 

• Электроника.
• Энергетика.
• Строительство.
• Медицина.

 

Области применения:

 

• Экранирование жилых и нежилых помещений.
• Экранирование трансформаторных станций.
• Создание магнитноэкранированных комнат для научно-исследовательских центров.
• Экранирование силовых кабелей, создание кабель каналов.
• Экранированные боксы для проведения медико-биологических исследований.
• Защитная одежда для проведения сварочных работ.

 

 

Назначение:

 

• Защита электронной аппаратуры, компьютерной техники, прецизионных приборных комплексов и биологических объектов от магнитного поля промышленной частоты и электромагнитного поля радиочастотного диапазона.

 

 

Экраны магнитных полей промышленной частоты

 

 

Описание:

 

Этот вид экранов применяют в том случае, когда необходимо исключить влияние магнитного поля на чувствительные элементы электронной техники, а также на биологические объекты. Принцип защиты заключается в замыкании силовых линий магнитного поля в толще материала и исключение их проникновения из внешнего пространства внутрь замкнутого объема или из замкнутого объема во внешнее пространство.

 

ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» разработана технология изготовления таких экранов в виде гибких полотен из лент аморфных и нанокристаллических магнитомягких сплавов, прошедших специальную термомагнитную обработку.

 

 

 

Технические характеристики:

 

• Ширина – от 5 до 50 см;
• Длина – до 150 м;
• Толщина одного слоя – от 20 до 30 мкм.
• Масса 1 м² в однослойном исполнении – менее 0,3 кг
• Коэффициент экранирования  в диапазоне частот (50 – 1000 Гц)* – от 10 до 1000.

  *  зависит от напряженности магнитного поля и конструкции экрана.

 

Преимущества

 

• Имеется санитарно-эпидемиологическое заключение ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. С.Петербурге» о том, что экранирующий материал соответствует государственным санитарно эпидемиологическим правилам и нормам.

• По сравнению с традиционными экранирующими материалами (пермаллои, ферриты и т.п.), эффективность экранирования существенно выше при условии использования одного и того же количества магнитного материала.

• Разрабатываемые экраны более технологичны и просты в применении за счет малой толщины и гибкости, а также менее чувствительны к механическим напряжениям.

 

Предложения по сотрудничеству:

 

• Техническая и технологическая документация на технологию изготовления экранов магнитных полей промышленной частоты.
• Адаптация технологии  под требования Заказчика.
• Совместная разработка новых типов экранов. Изготовление и поставка продукции.

 

 

Экраны электромагнитных полей

 

 

Описание:

 

 

Подобные экраны применяются в тех случаях, когда для защиты технических средств или биологических объектов необходимо обеспечить отсутствие отраженной электромагнитной волны или высокое ослабление в толщине материала.

 

 

 

 

Экраны выполняются в виде листового металлодиэлектрического композита с наполнителем из порошка аморфного и нанокристаллического магнитомягкого сплава (получение порошка при помощи УДА — технологии).

 

Изготавливаются в виде однослойных или многослойных функционально-градиентных композитов, ячеистых и объемно пористых структур интерференционного типа.

 

Экраны выпускаются, соответственно, в двух модификациях: экранирующего и поглощающего типов.

 

На разработанные материалы выпущены технические условия ТУ 38Л405-365-2004

 

 

 

Технические характеристики:

 

• Ширина – до 25 см.
• Длина –  до 25 см.
• Толщина одного слоя – от 1 до 15 мм.
• Фракционный состав аморфного порошка – от 3 до 200 мкм.
• Масса 1 м² экрана –от 3 до 45 кг.
• Коэффициент ослабления электромагнитных полей (1 – 1000 МГц) – более 10 дБ/мм.
• Коэффициент отражения по мощности (1 – 1000 МГц) – менее 10 дБ.

 

 

Преимущества:

 

Существенно более широкий диапазон экранирования и поглощения электромагнитных излучений.

 

 

Правовая защита:  Имеются патенты РФ:

 

• «Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения»;
• «Способ получения магнитного и электромагнитного экрана»;
• « Аморфный сплав для литья микропроводов»;
• «Силовой кабель с электромагнитным экраном»;
• «Экранированный бокс с защищенным от внешнего эл.магнитного воздействия внутренним объемом»;
• «Способ получения композиционного порошкового магнитного материала системы»;
• «Ферромагнетик-диамагнетик».

 

Предложения по сотрудничеству:

 

• Техническая и технологическая документация на технологию изготовления экранов электромагнитных полей.
• Адаптация технологии  под требования Заказчика.
• Совместная разработка новых типов экранов.
• Изготовление и поставка продукции.
• Поставка партий порошков.

 

Форма запроса

Вы можете отправить запрос на данную разработку, заполнив следующую форму:
 

Не поле перейти — Энергетика и промышленность России — № 15-16 (371-372) август 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 15-16 (371-372) август 2019 года

Ты со мной, мое поле

Естественный электромагнитный фон с каждым годом дополняется новыми техногенными источниками, влияние которых до конца не изучено и не подкреплено нормативными документами. Интерес к механизму воздействия электромагнитных волн на человека появился еще в 1870‑х годах, как только электричество стало частью городского быта. С тех пор изменились как источники электромагнитных полей, так и насыщенность электромагнитного фона, который существенно отличается от природного.

Специалисты выделяют несколько групп излучателей электромагнитных волн. Во-первых, это источники радиочастотного диапазона – телерадиовещание, радиолокационная техника, средства радиосвязи, в том числе антенны мобильной связи, которые теперь вносят существенный вклад в радиочастотный фон городской среды. Ко второй группе относят источники промышленных частот: линии электропередачи, трансформаторные подстанции, системы электроснабжения зданий, городской транспорт. В третью группу входят источники широкополосного излучения в офисах и квартирах: бытовая, осветительная и компьютерная техника.

О том, в какой мере все эти источники в совокупности и по отдельности опасны и насколько уязвим современный человек, мнения расходятся. Одни эксперты предлагают не драматизировать ситуацию, помня об эволюционном привыкании биоорганизмов к новым, меняющимся в процессе эволюции электромагнитным полям. Другие – и их большинство – наоборот, ссылаются на участившиеся случаи опасных заболеваний, которые усугубляются под одновременным воздействием распределенных источников в самом широком диапазоне частот.

Чаще всего методы защиты от электромагнитных полей носят пассивный характер, их задача – свести к минимуму эффект воздействия. Например, соблюдать санитарные нормы и правила, реже пользоваться электротехникой, держаться подальше от источников излучения: для компьютеров рекомендовано расстояние в 0,2‑0,3 м, для микроволновок – в 1,5‑2 м, для высоковольтных линий электропередачи – в 25‑30 м. Вместе с тем созданы материалы, которые способны эффективно противостоять влиянию техногенных электромагнитных полей.

Наноматериалы на защите макрообъектов

Генеральный директор «Научно-технического центра прикладных нанотехнологий» Андрей Пономарев достает черный лоскуток, по размеру и плотности похожий на карманный платок, заворачивает в него смартфон, и тот сразу же оказывается вне зоны доступа. Так работает одна из инновационных разработок петербургской компании, известной как производитель астраленов. Это наноразмерные частицы-«бублики», которые представляют собой многослойные полиэдральные структуры из атомов углерода. На основе астраленов в компании создают наномодифицированные материалы с уникальными свойствами для самых разных областей применения: в промышленности и строительстве для композитных бетонов, противоизносной добавки к конструкционным материалам и смазкам, в качестве элемента холодных катодов, нелинейно-оптических систем и многих других.

«Это образец карбонизированного нетканого полиакрилонитрила, который пропитан водноспиртовой суспензией из особого набора наночастиц, – поясняет глава НТЦ. – Необычный эффект удается получить за счет сочетания специально подобранных компонентов со свойствами нелинейности поглощения (и отражения) электромагнитной волны. При этом нелинейность системы, обусловленная агломерацией частиц, позволила расширить диапазон поглощаемых частот от десятков мегагерц практически в террагерцовую область и создать широкополосный радиоэкранирующий материал».

ВОЗ определяет критическую величину влияния магнитного поля на организм человека величиной 0,3-0,4 мкТл, ссылаясь на существующую корреляцию между воздействием магнитного поля свыше этой величины и онкологической заболеваемостью.

Общий принцип действия большинства защитных составов основан на убывании энергии электромагнитного поля при прохождении через слои материала с радиопоглощающими элементами. В качестве поглощающих материалов выступают сажи, углеродные волокна, порошки ферритов или карбонильного железа и другие наполнители.
Штукатурные, грунтовочные и лакокрасочные составы с поглощающими добавками используются для нейтрализации излучений в специальных помещениях, но есть предприятия, массово производящие общестроительные смеси с такими же свойствами. Примером могут служить магнезиально-шунгитовые смеси для отделки квартир и офисов. По данным компании-производителя, максимальная эффективность материалов (80 % поглощения) достигается в диапазоне частот мобильной связи – от 900 МГц до 2000 МГц. Но как быть с мощными низкочастотными излучениями от привычных электроустановок, работающих на частотах 50 Гц?

Магнитные поля остаются за экраном

Экранирующий материал того или иного состава характеризуется лучшей поглощающей способностью при определенных частотах. Наибольшую обеспокоенность у людей обычно вызывают устройства мобильной связи, усиливающие антенные удлинители и роутеры, работающие в диапазоне от 800 МГц до 2,4‑5 ГГц. Экранированию низкочастотных излучений в быту уделяется меньше внимания, хотя при большой мощности такой источник также может оказаться небезопасным. Многие даже не подозревают, что значит жить с мощным трансформатором за стеной.

НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» уже в течение 15 лет ведет исследования по созданию магнитных экранов. Здесь разработана и запатентована перспективная технология получения экранирующих композитов на основе аморфных и нанокристаллических сплавов в виде рулонных материалов, предназначенных для создания статических магнитных экранов различного назначения.

Разработчики уверяют, что эти тонкие, легкие и гибкие ленты способны экранировать магнитные поля мощностью до 100‑300 мкТл в диапазоне частот от 0 до 100 кГц. Впервые этот материал был испытан для защиты стандартного силового кабеля АВВГ 4×24: измерения магнитного поля частотой 50 Гц вокруг кабеля с экраном показало снижение поля в 100‑500 раз.

Только в жилых домах Санкт-Петербурга установлено более 500 таких подстанций, которые способны оказывать вредное воздействие на здоровье жильцов прилегающих квартир.

Предлагаемое техническое решение может быть также использовано для экранирования силовых щитов и трансформаторных подстанций, создания магнитовакуумных камер (патент РФ № 2402892), защитной одежды для персонала, токоведущих частей электропоездов, а также экранирующих боксов и накидок для противодействия террористической деятельности.

Что касается гражданского строительства, то наиболее востребованной сферой применения магнитных экранов обещает стать защита от влияния встроенных трансформаторных подстанций. Только в жилых домах Санкт-Петербурга установлено более 500 таких подстанций, которые способны оказывать вредное воздействие на здоровье жильцов прилегающих квартир за счет ряда физических факторов: акустического шума, вибраций и электромагнитных полей. Наиболее существенной составляющей электромагнитного поля, излучаемого подстанцией, является переменное магнитное поле промышленной частоты 50 Гц.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) физических воздействующих факторов в жилых домах определяются «Санитарно-эпидемиологическими требованиями к жилым зданиям и помещениям» (СанПиН 2.1.2.1002‑00). Для магнитного поля промышленной частоты – это 10 мкТл в жилых помещениях и 50 мкТл на прилегающих территориях. В московском Институте медицины труда разработаны нормы для магнитного поля промышленной частоты в жилых помещениях – 5 мкТл, на прилегающих территориях – 10 мкТл, которые внесены в Гигиенический норматив (ГН 2.1.8 / 2.2.4.2262‑07), утвержденный в 2007 году. Всемирная организации здравоохранения намного более жестко определяет критическую величину влияния магнитного поля на организм человека – 0,3‑0,4 мкТл, ссылаясь на существующую корреляцию между воздействием магнитного поля свыше этой величины и онкологической заболеваемостью.

По приближенным расчетам, для трансформатора мощностью 640 кВА, установленного на первом этаже дома, магнитное поле на уровне пола второго этажа над сборными шинами трансформатора и шинным мостом достигает величины 50 мкТл, что значительно превышает действующие ПДУ для жилых помещений.

Существует два способа уменьшения излучаемых магнитных полей: пассивное подавление – экранирование или активное подавление – компенсация. Для активного подавления используют систему магнитных катушек, которые создают магнитное поле, направленное противоположно исходному и приблизительно равное ему по величине – этот метод более затратный, энергоемкий и осложняется тем, что амплитуда колебаний и геометрия магнитного поля зависят от нагрузки трансформатора, которая в свою очередь постоянно меняется в течение времени.

Принцип действия защитных составов основан на убывании энергии электромагнитного поля при прохождении через слои материала с радиопоглощающими элементами.

В случае экранирования излучающий объект ограждается специальным экраном из материала с большой магнитной проницаемостью. Чем больше магнитная проницаемость и толщина экрана, тем эффективней ослабление поля. При этом экранировать можно всю подстанцию целиком или наиболее критичные ее элементы: сборные шины трансформаторов и шинные мосты между трансформаторами и низковольтными распределительными устройствами, так как именно в них протекает наибольший по величине ток.

Чтобы рассчитать параметры такого экрана для трансформаторной подстанции, разработана удобная программа моделирования двумерных полей ELCUT, в которой учитываются нелинейные свойства ферромагнитной среды, а также реальные магнитные характеристики экранирующего сплава, измеренные экспериментально. Дело за разумным потребителем.

Созданы «шарики» из железа, которые поглощают электромагнитное излучение

«В 2018 году мы уделили особое внимание изучению поглощающих свойств синтезированных материалов. Для этого с использованием наших порошков изготавливались макеты маскирующих и защитных покрытий», — говорит один из авторов исследования, ассистент отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики Иван Шаненков.

Полученные образцы исследовались с помощью специального частотного анализатора с различными вариантами работы, среди которых, например, имитация стелс-технологий для покрытия радиопоглощающим слоем корпуса корабля или самолета. Покрытия исследовались в различных режимах, учитывающих разные толщину, коэффициент наполнения, варианты наполнителей и другие параметры, влияющие на эксплуатационные характеристики.

Проведенный комплекс исследований позволил выяснить, что у полученного магнетита есть интересные преимущества перед имеющимися аналогами. По словам ученых, он имеет частицы особой формы, благодаря чему значительно улучшаются эксплуатационные свойства.

«Особая форма — полый шарик — помогает не только уменьшить вес порошка, но и сохранить необходимые характеристики при достаточно больших температурах. Например, установлено, что наш материал не теряет свойства, ответственные за поглощение электромагнитного излучения, вплоть до 700 °C. Это значительно превышает характеристики аналогичных покрытий, изготовленных на основе китайского нанопорошка и схожего с нашим по форме, но цельного внутри российского коммерческого порошка. Проведение серии экспериментов по термической стойкости в воздушной атмосфере показало, что аналоги теряют свои магнитные и, соответственно, поглощающие свойства уже при температуре 500 °C. Этот эффект связан с особенностями структуры, видоизменяющейся при нагреве. Известно, что магнетит при увеличении температуры переходит в наиболее стабильную фазу гематита — по сути, обычную ржавчину. В случае с использованием магнетита из-за особой формы частиц при нагреве этот процесс существенно замедляется. Детальные исследования позволили установить, что это связано с образованием на внутренней и внешней границах полых сфер защитных слоев, которые сохраняют материал нетронутым в объеме. Такая форма частиц отчасти напоминает “сэндвич”», — поясняет ученый.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес [email protected].

На Урале создали материал, поглощающий излучение сетей 5G

17 августа 2020, 15:09 Александр Воинков

Композит можно применять для ослабления влияния электромагнитного излучения на организм, а также для улучшения характеристик радиотехнических устройств. Фото: OMER MESSINGER/EPA/TASS

Группа учёных из УрФУ, Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) и Национальной академии наук Беларуси разработала композит, который предназначен для комбинированной электромагнитной и механической защиты, сообщает пресс-служба вуза.

Новый материал выполнен из высокоэластичного и упругого синтетического полимера полиуретана, армированного зёрнами корунда и гасит электромагнитное излучение.

Созданный композит можно применять для ослабления влияния излучения на организм, а также для улучшения характеристик радиотехнических устройств, включая сотовую связь.

Материал пригоден для использования в стандартах 4G и 5G.

– Он [материал] работает от одного ГГц до восьми ГГц, уменьшение коэффициента поглощения там минус 15 дБ. Если перевести в разы, то приблизительно это где-то 1/10 часть волны будет отражаться, – пояснил «Октагону» руководитель исследовательской группы Денис Клыгач.

По его словам, с материалом также будут проводить дополнительные исследования на животных. Тестирование будут проводить на мышах, которых будут облучать антенной 5G, а самих грызунов закроют новым композитом.

В беседе с «Октагоном» заведующий кафедрой «Телекомунникационные системы» НИУ МИЭТ Александр Бахтин заявил, что нужно изучать материал и на его эффективность поглощения.

– Нужно смотреть в сам материал, насколько эффективно он поглощает – выводит электромагнитное излучение. По законам физики оно должно уходить куда-то на землю, то есть стекать. Значит, должно быть какое-то заземление, – сказал эксперт.

По словам Бахтина, также нужно обращать внимание на конструкцию, позволяющую обеспечить защиту человека, поскольку необходимо понимать, как она сделана.

На вопрос о том, можно ли создать материал, защищающий от 4G или 5G, эксперт ответил, что сделать конструкцию для защиты от электромагнитного излучения можно. На разных предприятиях применяют некоторые наработки, например, экранированные помещения с достаточно серьёзным заземлением. Завкафедрой подчеркнул, что это не новшества, а известные физике факты.

Ранее в интервью для «Октагона» эксперт-биофизик Олег Григорьев, возглавляющий Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений, рассказал о возможном вреде сетей 5G. По его словам, риск заболеваемости онкологией при сети связи пятого поколения серьёзно увеличивается. 5G также может негативно влиять на нервную систему человека.

– Электромагнитное поле радиочастот нетепловой интенсивности – это раздражитель нервной системы. Он может быть сильным или слабым в зависимости от условий облучения или состояния облучаемого, – заявил он.

ученых показывают, что с помощью анизотропного кристалла можно полностью поглощать электромагнитное излучение — ScienceDaily

Коллектив авторов из МФТИ, Университета штата Канзас и Лаборатории военно-морских исследований США продемонстрировал, что можно полностью поглощать электромагнитное излучение, используя анизотропный кристалл. Наблюдения имеют фундаментальное значение для электродинамики и предоставят исследователям совершенно новый метод поглощения энергии электромагнитных волн.Статья опубликована в Physical Review B .

Эффективное поглощение энергии электромагнитного излучения является краеугольным камнем широкого спектра практических приложений. Сбор электромагнитной энергии в видимом спектре очень важен для фотовольтаики — преобразование солнечной энергии в электричество постоянного тока. Поглощающие материалы в микроволновом диапазоне частот имеют не менее важное применение — они могут уменьшить радиолокационную заметность самолета.Эффективное поглощение электромагнитных волн также важно для использования в зондировании, нанохимии и фотодинамической терапии.

Классический пример знакомого многим электромагнитного поглотителя — обычная черная краска. Он выглядит черным, потому что значительная часть падающего на него света поглощается слоем краски и не достигает наблюдателя. Однако черная краска является относительно плохим поглотителем — определенное количество энергии падающего света (обычно несколько процентов) все еще отражается обратно в окружающее пространство.

Чтобы полностью поглотить падающее излучение, нам нужно использовать интерференцию. Слой поглощающего материала размещается на отражающей подложке или сочетается со специально разработанным антибликовым покрытием. По законам классической электродинамики возникает последовательность волн разной амплитуды и фазы, которые отражаются от конструкции. Такая серия отражений имеет место и в мыльной пленке. Когда белый свет падает на пленку, мы видим отраженный свет определенного цвета в зависимости от толщины пленки.Когда свет падает на поглощающую систему, при правильном выборе параметров покрытия отраженные волны нейтрализуют друг друга — отраженное излучение полностью исчезает и поглощение становится идеальным. Этот вид помех называется деструктивной помехой. Поглощение в таких системах очень чувствительно к геометрии конструкции. При малейшем изменении толщины или показателей преломления слоев поглощение перестает быть совершенным, и отраженное излучение появляется снова.

В своей статье исследователи из России и США показали, что деструктивная интерференция не является необходимым требованием для идеального поглощения. В качестве специфической поглощающей системы ученые использовали анизотропный кристалл — гексагональный нитрид бора.

Эта среда относится к классу уникальных кристаллов Ван-дер-Ваальса, которые состоят из атомных слоев, связанных вместе силами Ван-дер-Ваальса из соседних слоев. Силы Ван-дер-Ваальса возникают между атомами и молекулами, которые электрически нейтральны, но обладают дипольным моментом — заряды в них распределены неравномерно.Из-за такого расположения решетки диэлектрическая проницаемость кристалла в среднем инфракрасном диапазоне (длина волны около 10 микрон) значительно отличается для направлений в плоскости и вне плоскости — она ​​становится анизотропной и не описывается одиночным числом, но тензором — матрицей чисел (каждое число отвечает за свое направление). Тензор диэлектрической проницаемости определяет, как свет отражается от поверхности любого вещества.

Благодаря необычным свойствам кристаллической решетки гексагональный нитрид бора уже нашел применение в оптике и наноэлектронике. В этом конкретном случае сильная анизотропия диэлектрической проницаемости работает в нашу пользу и помогает поглощать электромагнитные волны. Падающее инфракрасное излучение определенной длины волны входит в кристалл без отражений и полностью поглощается в среде. Нет необходимости в каких-либо антиотражающих слоях или подложке для создания деструктивной интерференции — отраженное излучение просто не возникает, в отличие от изотропной (т. Е. Идентичной во всех направлениях) поглощающей среды.

«Способность полностью поглощать электромагнитное излучение — одна из ключевых областей электродинамики.Считается, что для этого необходима деструктивная интерференция, что требует использования антибликовых покрытий, подложек и других структур. Наши наблюдения показывают, что интерференция не является обязательным требованием, и идеальное поглощение может быть достигнуто с помощью более простых систем », — говорит Денис Баранов, автор статьи.

Для экспериментального наблюдения предсказанного явления исследователи вырастили оптически толстый образец гексагонального нитрида бора и измерили спектр отражения в среднем инфракрасном диапазоне. При длинах волн и углах падения, предсказанных аналитически, авторы наблюдали сильное падение отраженного сигнала — от системы было отражено менее 10-4 падающей энергии. Другими словами, более 99,99% энергии падающей волны поглощалось анизотропным кристаллом.

Подход, предложенный исследователями, в настоящее время позволяет достичь идеального поглощения только для фиксированной длины волны и угла падения, которые определяются электронными свойствами материала.Однако для практических приложений больший интерес представляет возможность поглощения энергии в широком диапазоне длин волн и углов падения. Использование альтернативных сильно анизотропных материалов, таких как двухосные поглощающие среды, вероятно, поможет обойти эти ограничения в будущем, сделав этот подход более гибким.

Тем не менее этот эксперимент представляет интерес с фундаментальной точки зрения. Это демонстрирует возможность полного поглощения излучения без использования деструктивных помех.Этот эффект предлагает новый инструмент для управления поглощением электромагнитного излучения. В будущем эти материалы могут дать больший уровень гибкости при разработке поглощающих устройств и датчиков, работающих в инфракрасном диапазоне.

История Источник:

Материалы предоставлены МФТИ . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Поглощение электромагнитных волн материалами на основе карбида кремния

Все больше исследований было направлено на разработку материалов, поглощающих электромагнитные (ЭМ) волны, с высокими характеристиками поглощения.Идеальный поглотитель электромагнитных волн должен быть относительно легким, термически устойчивым, способным поглощать электромагнитные волны в широком диапазоне частот и экономичным. В качестве диэлектрического материала карбид кремния (SiC) обладает большим потенциалом с относительно низкой плотностью, хорошей термической и химической стойкостью, и он может работать при высоких температурах или в суровых рабочих условиях. В этом обзоре обобщены результаты исследований в области разработки и определения характеристик композитов на основе SiC и SiC как материалов, поглощающих электромагнитное излучение. Чистый SiC с различными морфологическими, фазовыми и структурными особенностями может быть адаптирован для достижения лучших характеристик поглощения.Более того, материалы на основе SiC могут быть модифицированы с использованием диэлектрических или магнитных материалов, или разрабатываться с изменением геометрии, состава и массовой доли наполнителя для дальнейшего улучшения поглощения ЭМ. Этот обзор призван вдохновить на новые концепции и подходы к разработке превосходных материалов, поглощающих электромагнитное излучение.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент. .. Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

(PDF) Материал на основе магнитных микропроводов, поглощающий электромагнитные волны

3934 IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 44, НЕТ.11, НОЯБРЬ 2008 г.

Материал, поглощающий электромагнитные волны, на основе магнитных микропроводов

П. Марин, Д. Кортина и А. Эрнандо

Departamento Física de Materiales, Instituto de Magnetismo Aplicado, Universidad Complutense de Madrid, Nacional VI,

Rozas, Madrid 28230, Spain

Micromag 2000, Las Rozas, Madrid 28230 Spain

В этой статье мы представляем экспериментальное исследование поглотителя электромагнитного излучения для предварительно выбранной частоты

в диапазоне

от 5 до 20 ГГц. Он состоит из абсорбирующего листа, расположенного таким образом, что в положении использования абсорбента упомянутое электромагнитное излучение

падает на абсорбирующий лист. Впитывающий лист состоит из диэлектрического материала, содержащего аморфные магнитные микропровода

, из которых магнитная проницаемость в предварительно выбранном диапазоне частот имеет мнимую часть, которая по меньшей мере в 100 раз превышает

магнитной проницаемости соответствующей действительной части. Небольшой диаметр проволоки по сравнению с глубиной скин-слоя гарантирует полное проникновение электромагнитных полей

внутрь микропровода.Чтобы выяснить вклад электрического резонанса в поглощение, абсорбирующие

листов диэлектрического материала, содержащие медные микропровода, также были охарактеризованы на высокой частоте.

Ключевые слова — Аморфные магнитные провода, безэховые камеры (электромагнитные), магнитный резонанс, микроволны.

I. ВВЕДЕНИЕ

МАГНИТНЫЕ микропровода с общим диаметром

3–30 м, покрытые стеклянной внешней оболочкой, были предметом обширных исследований

из-за их замечательных свойств [1],

[2]. Хотя основные исследования микропровода

были связаны с их интересными низкочастотными магнитомягкими свойствами, такими как гигантский магнитоимпеданс

[3] и бистабильность [4],

всегда проявляли интерес, который в последние годы усилился, к изучению их свойства

к СВЧ частотам. Микропровода представляют

мнимую часть проницаемости, отличную от единицы в

микроволновом диапазоне, что связано с естественным ферромагнитным резонансом

[5], [6].

Ферритовые поглотители, разработанные до настоящего времени [7], [8], устраняют

естественных отражений с помощью изолирующих или полупроводящих ферритовых листов

и, в частности, ферримагнитных оксидов металлов, размещаемых

непосредственно на отражающих поверхностях. . В этих случаях термин феррит

относится к оксидам ферримагнитных металлов, включая, но не ограничиваясь этим, соединения

, такие как шпинель, гранат, магнетоплюмбит и перовскиты

. В этом типе материала сорбция электромагнитных волн ab-

связана с электрическими и магнитными потерями.Первый вид потерь

связан с переносом электронов между заголовками

Fe и Fe, а второй тип вызван перемещением и релаксацией спинов магнитных доменов.

Поглотители этого типа, известные как магнитные, устраняют отражения, поскольку излучение создает максимальное магнитное поле

на поверхности проводника. При нормальном падении плоской волны

на идеальный проводник происходит полное отражение, причем отраженная интенсивность

равна интенсивности падающего.Затем падающая и отраженная волны

объединяются, образуя стоячую волну

, в которой электрическое поле равно нулю на границе проводника,

, тогда как магнитное поле на этой границе является максимальным. Принимая во внимание коэффициент отражения

в металлах при нормальном падении, можно сделать вывод, что при работе с тонким листом отраженная волна

может ослабляться независимо от электрической проницаемости

абсорбирующего материала. Минимальные отражения будут происходить на данной частоте

, если комплексная проницаемость

Цифровой идентификатор объекта 10.1109 / TMAG.2008.2002472

существенно больше, чем реальная проницаемость, при условии, что

— произведение, где — волновое число, а —

.

толщина листа.

Мы представляем здесь экспериментальное исследование, относящееся к

поглотителю электромагнитного излучения, состоящему из диэлектрического материала

, содержащего аморфные магнитные микропровода, из которых

магнитная проницаемость в предварительно выбранном диапазоне частот имеет

мнимая часть, которая составляет не менее 100 в

раз больше, чем

соответствующей действительной части.Небольшой диаметр проволоки,

по сравнению с глубиной скин-слоя, гарантирует полное проникновение на

электромагнитных полей внутри микропровода. Также было проанализировано высокочастотное поведение медных микропроводов

, заключенных в диэлектрический материал того же типа

.

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

A. Экспериментальные методы

Магнитные микропровода были получены методом Тейлора [1]

в виде непрерывных волокон номинального состава

Fe Si B C Mn с положительной константой магнитострикции

, равной 2 и между 0.2 и 0,6, это отношение

радиуса металлической сердцевины к общему радиусу микропровода

. Диаметр керна и общий диаметр не более 15

и 100 м. Эти микропровода впоследствии были разрезаны на куски

длиной 1 мм. Микропровода были пропитаны листом с диэлектрической проницаемостью di-

, между 5 и 6, расположенным на проводящем основании

тех же размеров. Было использовано два вида абсорбирующих листов

, как показано на рис.1. Первый тип, показанный на рис. 1 (а), состоит из

листа толщиной 50 50 0,2 см, в котором микропровода распределены по всему объему

. Кремниевая смола была смешана с 10 г. из богатых железом микропроводов длиной 1 мм длиной

для изготовления 50 50 листов толщиной 0,5 см.

Второй тип, рис. 1 (b), разделен на три области толщиной

и

соответственно. В этом случае микропровода

смешаны с краской (тип 18FHR6) со средней диэлектрической постоянной

[9].Промежуточная область толщиной

в 100 м содержит 3 г магнитных микропроводов длиной 1 мм или

2 мм. Характеристическая кривая каждой поглощающей пластины

была получена при нормальном падении излучения с частотой

между 5 и 20 ГГц в безэховой камере, и это графическое изображение

уровня поглощения, выраженного в децибелах

(-ось) по частоте излучения в ГГц (ось).

0018-9464 / 25 долларов США.00 © 2008 IEEE

Разрешенное лицензионное использование ограничено: IEEE Xplore. Загружено 12 января 2009 г. в 05:12 с IEEE Xplore. Ограничения применяются.

Поглощение электромагнитного излучения | Study.com

Поглощение электромагнитного излучения

Итак, как поглощается электромагнитное излучение? Электромагнитное излучение распространяется в волновых пакетах, известных как фотонов, , которые состоят из распространяющихся электрических и магнитных полей. Эти фотоны подвергаются поглощению , когда они передают энергию атомам в веществе, на которое они ударяют, вместо того, чтобы проходить через него или отражаться от него.

Это визуальное представление электрического ( E ) и магнитный ( B ) поля, как у фотона.

Вещество, поглощающее электромагнитное излучение, не поглощает его при всех энергиях, а вместо этого поглощает только фотоны с определенными уровнями энергии, определяемыми его составом. Энергия ( E ) может быть связана с длиной волны ( λ ) электромагнитного излучения через частоту ( ν ) путем объединения следующих двух уравнений.

Поскольку постоянная Планка ( h ) и скорость света в вакууме ( c ) являются константами, окончательное комбинированное уравнение говорит нам, что, выбирая, какие фотоны поглощаются по их уровню энергии, вещество остается только поглощение определенных длин волн электромагнитного излучения. Например, в какой-то момент вы могли узнать, как мы видим цвет. Цвета, которые мы видим в чем-то, — это те длины волн видимого спектра света, которые отражаются от него, а цвета, которые мы не видим, — это длины волн видимого света, которые поглощаются.

Обычно при поглощении электромагнитного излучения выделяется тепло. Вот почему, например, в теплый летний день асфальт на дороге может сильно нагреться. Однако это не единственный возможный эффект поглощения электромагнитного излучения. Эффекты зависят как от типа поглощаемого электромагнитного излучения, так и от вещества, которое его поглощает. Мы можем увидеть пример этого, посмотрев на взаимосвязь между атмосферным поглощением и поглощением электромагнитного излучения тканями.

Атмосферное поглощение

Свет нашего Солнца и звезд в ночном небе постоянно проходит через космос к Земле. Однако видимый свет — не единственный тип электромагнитного излучения, воздействующего на Землю из космоса. Электромагнитное излучение во всем спектре, от гамма-лучей до радиоволн, постоянно поражает Землю.

Несмотря на то, что это электромагнитное излучение постоянно поражает Землю, немалая его часть не доходит до нас на поверхности планеты.Большая часть электромагнитного излучения поглощается атмосферой, за исключением радиоволн, микроволн и видимого света.

Хотя инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в основном поглощается атмосферой, они также способны проникать в атмосферу на некоторых длинах волн. Вот почему вы носите солнцезащитный крем, чтобы защитить себя от солнечных ожогов, вызванных ультрафиолетовым излучением, даже если оно поглощается атмосферой.

Поглощение тканью

Для нас очень полезно, что большая часть спектра электромагнитного излучения поглощается атмосферой.Некоторые виды электромагнитного излучения очень пагубно влияют на ткани человека. Типы электромагнитного излучения, которые наиболее опасны для тканей, известны как ионизирующее излучение. Ионизирующее излучение — это излучение с энергетическими уровнями, достаточными для удаления электронов из атомов, и охватывает ультрафиолетовое излучение через гамма-лучи.

Диаграмма спектра электромагнитного излучения, показывающая, какие типы излучения являются неионизирующими и ионизирующими.

Ионизирующее излучение способно повредить и даже убить клетки, когда оно поглощается тканью. Это может привести к болезни, раку и даже смерти, в зависимости от того, сколько вы принимаете. Если бы атмосфера не поглощала ионизирующее излучение, человечество не могло бы выжить на Земле.

Краткое содержание урока

Видимый свет, ультрафиолетовое излучение, гамма-лучи и радиоволны — все это примеры электромагнитного излучения.Они организованы по длине волны и частоте вместе с остальными типами электромагнитного излучения в спектре электромагнитного излучения . Электромагнитное излучение состоит из волновых пакетов, известных как фотонов, , которые состоят из распространяющихся электрических и магнитных волн.

Когда эти фотоны сталкиваются с веществом, они могут проходить через него, отражаться от него или поглощаться им. Поглощение фотона происходит, когда он передает свою энергию атомам в веществе, на которое он поражает.Вещества поглощают электромагнитное излучение только с определенным уровнем энергии ( E ), определяемым составом вещества. Другой способ представить это — то, что вещества поглощают электромагнитное излучение только заданной длины волны ( λ ), поскольку длина волны может быть связана с энергией через следующее уравнение, где постоянная Планка ( h ) и скорость света в вакууме ( c ) являются константами.

Когда электромагнитное излучение поглощается веществом, обычным эффектом является выделение тепла, но могут возникать разные эффекты в зависимости от типа электромагнитного излучения и поглощающего вещества.Например, когда электромагнитное излучение с достаточно высокой энергией для удаления электронов с атомов, известное как ионизирующее излучение , вступает в контакт с тканями человека, оно может повредить или убить клетки. Это может вызвать болезнь, рак или даже смерть. К счастью для нас, большинство этих типов электромагнитного излучения высокой энергии поглощаются атмосферой, прежде чем достичь нас на поверхности планеты.

Изготовление материала, поглощающего электромагнитные волны, методом струйной печати

1.

СВЧ инженерные линии передачи (2020 г.), https://www.tutorialspoint.com/microwave_engineering/microwave_engineering_transmission_lines.htm. По состоянию на 9 марта 2020 г.

2.

Transmission Line Theory (2020), https://deltauniv.edu.eg/new/engineering/wp-content/uploads/chap.3.pdf. Доступ 9 марта 2020 г.

3.

S.M. Бидоки, Д. МакГорман, Д. Льюис, М. Кларк, Г. Хорлер, Р. Э. Майлз, AATCC Ред. 5 , 11 (2005)

CAS Google ученый

4.

G. Hassan, J. Bae, C.H. Ли, Дж. Матер. Науки: Матер. Электрон. 29 , 49 (2018)

КАС Google ученый

5.

X. Yang, W. He, S. Wang, G. Zhou, Y. Tang, J. Yang, J. Mater. Науки: Матер. Электрон. 23 , 1980 (2012)

КАС Google ученый

6.

С.-М. Сим, Ю. Ли, Х.-Л. Канг, К.-Й. Шин, С.-Х. Ли, Ж.-М. Ким, Microelectron.Англ. 168 , 82 (2017)

КАС Статья Google ученый

7.

С.-М. Сим, Ю. Ли, Х.-Л. Канг, К.-Й. Шин, С.-Х. Ли, Ж.-М. Ким, Micro Nano Syst. Lett. 4 , 7 (2016)

Артикул Google ученый

8.

J. Wang, S. Lam, E.G. Лим, в 2015 году IEEE MTT-S для приложений RF и THz (IMWS-AMP), IEEE, 1 (2015)

9.

B.Тегерани, Дж. Бито, Б. Кук, М. Тенцерис, в 2014 г. IEEE MTT-S (IMS2014), IEEE, 1 (2014)

10.

В. Камарчиа, А. Чиолерио, М. Котто, Дж. Фанг, Г. Гион, П. Пандольфи, М. Пирола, Р. Квалья, С. Рамелла, в 2013 г. IEEE (IWS), IEEE, 1 (2013)

11.

З. Цзя, Д. Лан, К. Линь, М. Цинь, К. Kou, G. Wu, H. Wu, J. Mater. Науки: Матер. Электрон. 29 , 17122 (2018)

CAS Google ученый

12.

Ю.Дуан, Х. Гуань, Материалы, поглощающие микроволновое излучение, (Pan Stanford Publishing, Сингапур, 2016 г.), стр. 21–22

Книга Google ученый

13.

Дж. Чжао, Дж. Чжан, Л. Ван, С. Лю, В. Е, Б.Б. Сюй, Х. Цю, Л. Чен, Дж. Гу, Композиты A 129 , 105714 (2020 )

Артикул Google ученый

14.

Дж. Чжао, Ю. Лу, В. Е, Л. Ван, Б. Лю, С. Львов, Л.Чен, Дж. Гу, Ceram. Int. 45 , 20282 (2019)

КАС Статья Google ученый

15.

Дж. Лю, Х. Лян, Й. Чжан, Г. Ву, Х. Ву, Композиты B 176 , 07240 (2019)

Google ученый

16.

Х. Лян, Дж. Лю, Ю. Чжан, Л. Луо, Х. Ву, Composites B 178 , 107507 (2019)

CAS Статья Google ученый

17.

Дж. Куанг, Т. Сяо, Х. Хоу, К. Чжэн, К. Ван, П. Цзян, В. Цао, Ceram. Int. 45 , 11660 (2019)

КАС Статья Google ученый

18.

J. Li, Y. Xie, W. Lu, T.-W. Чоу, Карбон 129 , 76 (2018)

CAS Статья Google ученый

19.

S.M. Bidoki, J. Nouri, A. Heidari, J. Micromech. Microeng. 20 , 055023 (2010)

Артикул Google ученый

20.

R. Sheet, Rogers RO4003 данные ламината (Rogers Corp, Chandler, 2018)

Google ученый

21.

H.F.S. Simulation, High Frequency Structure (Ansoft corp, Pittsburgh, PA, 2012)

22.

J.G. Webster, Электрические измерения, обработка сигналов и дисплеи (CRC Press, Boca Raton, 2003), стр. 157–160

Книга Google ученый

Получение и определение электромагнитных свойств нанокомпозитов восстановленного оксида графена / гексаферрита стронция

С быстрым развитием электроники и информационных технологий электроника и электрическое оборудование широко используются в нашей повседневной жизни.Жилая среда наполнена электромагнитными волнами различной частоты и энергии. Излучение электромагнитных волн превратилось в новый тип загрязнения окружающей среды, который был внесен в список ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) как четвертый по величине источник загрязнения окружающей среды после воды, атмосферы и шума. Исследования показали, что слишком сильное электромагнитное излучение может вызвать неврологические расстройства. А электромагнитные помехи вызовут ненормальную работу медицинского оборудования, точных инструментов и другого оборудования и, следовательно, вызовут непредвиденные последствия. Поэтому электромагнитная защита стала актуальной проблемой для общественных и научных кругов.

Список литературы

[1] Гао Дж., Луо Дж., Ван Л., Хуан Х., Ван Х., Сонг Х., Ху М., Тан Л.К., Сюэ Х., Гибкий, супергидрофобный и высокопроводящий композит на основе не- тканая полипропиленовая ткань для защиты от электромагнитных помех, Chem. En. J., 2019, 364, 493-502. Искать в Google Scholar

[2] Али А., Фулл А.Р., Зия М., От элементарного цинка к наночастицам цинка: важны ли наночастицы ZnO для жизни? Синтез, токсикологические и экологические проблемы, Nanotechnol.Ред., 2018, 7 (5), 413-441. Искать в Google Scholar

[3] Chen C., Hou X., Si J.H., Дизайн интегрированной оптики для конформационного изменения трансглутаминазы, Nanotechnol. Ред., 2018, 7 (4), 283-290. Искать в Google Scholar

[4] Чжан Х., Ван Б., Фенг А., Чжан Н., Цзя З., Хуанг З., Лю X., Ву Г., Мезопористые углеродные полые микросферы с регулируемым размером пор и толщиной оболочки как эффективные электромагнитные поглотители волн, Комп. Часть. Б-англ., 2019, 167, 690-699. Искать в Google Scholar

[5] Чжан Ю., Huang Y., Zhang T.F., Chang H.C., Xiao P.S., Chn H.H .; Хуанг Ю., Чен Ю.С., Широкополосное и настраиваемое высокоэффективное микроволновое поглощение сверхлегкой и сильно сжимаемой пеной графена, Adv. Матер., 2017, 6 (6), 505-516. Искать в Google Scholar

[6] Ван Й., Гао Х., Лин Ч., Ши Л., Ли Х., Ву Г., Нанопористый углерод / графеновый композит Fe-Co, полученный из металлоорганических каркасов, в качестве высокоэффективного поглотителя электромагнитных волн. J. Alloys Compd., 2019, 785, 765-773. Искать в Google Scholar

[7] Ван Ю.М., Пан М., Лян X.Y., Ли Б.Дж., Чжан С., Материал покрытия, поглощающий электромагнитные волны, с самовосстанавливающимися свойствами, Macromol. Rapid Commun., 2017, 38 (23), 1700447. Искать в Google Scholar

[8] Ю Х.Г., Чу С.Л., Чу П.К. Самосборка и усиление фотокаталитической активности восстановленного оксида графена-Bi в видимом свете ₂ WO ₆ фотокатализаторов, Nanotechnol. Ред., 2017, 6 (6), 505-516. Искать в Google Scholar

[9] Чжан Б., Ли С.Й., Куанг В.C., Zhang J.X., Xiong Y.Q., Tan S.Z., Cai X., Huang L.H., Оксид графена с привитой карбоксиметилцеллюлозой для эффективной доставки противоопухолевых лекарств, Nanotechnol. Ред., 2018, 7 (4), 291-301. Искать в Google Scholar

[10] Чжан Р., Хуан Х., Чжун Б., Ся Л., Вэнь Г., Чжоу Ю., Улучшенные свойства поглощения микроволнового излучения композитов оксид железа / графен с контролируемой микроструктурой, RSC Adv., 2016, 6 (21), 16952–16962. Искать в Google Scholar

[11] Чжао К., Шен М., Ли З., Сан Р., Ся А., Лю Х., Зеленый синтез и улучшенные свойства поглощения микроволнового излучения восстановленного оксида графена-SrFe ₁₂ O ₁₉ нанокомпозитов, J. Alloys Compd., 2016, 689, 1037-1043. Искать в Google Scholar

[12] Чжэн Х., Фэн Дж., Цзун Й., Мяо Х., Ху Х., Бай Дж., Ли Х., Нанолисты гидрофобного графена, декорированные монодисперсными суперпарамагнитными нанокристаллами Fe ₃ O ₄ как синергетические поглотители электромагнитных волн, J. Mater. Chem. С., 2015, 3 (17), 4452-4463.Искать в Google Scholar

[13] Shu RW, Li WJ, Zhou X., Tian DD, Zhang GY, Gan Y., Shi JJ, He J., Легкое приготовление и свойства поглощения микроволнового излучения RGO / MWCNTs / ZnFe ₂ O ₄ гибридные нанокомпозиты, J. Alloys Compd., 2018, 743, 163-174. Искать в Google Scholar

[14] Бан И., Стергар Дж., Мавер У., Магнитные наночастицы NiCu: обзор методов синтеза, подходов к функционализации поверхности и биомедицинских приложений, Nanotechnol. Ред., 2018, 7 (2), 187-207. Искать в Google Scholar

[15] Хонг Р.Ю., Пан Т.Т., Цянь Дж.З., Ли Х.З. Синтез и модификация поверхности наночастиц ZnO // Chem. Англ. J., 2006, 119 (2), 71-81. Искать в Google Scholar

[16] Чжан В., Шен Ф.Л., Хонг Р.Й., Сольвотермический синтез магнитных микрочастиц Fe ₃ O ₄ микрочастиц посредством самосборки Fe ₃ O ₄ наночастиц, Particuology., 2011, 9 (2 ), 179-186. Искать в Google Scholar

[17] Дас С. , Сривастава В.К., Обзор синтеза нанокомпозита CuO-ZnO для экологических и других приложений, Nanotechnol. Ред., 2018, 7 (3), 267-282. Искать в Google Scholar

[18] Тан Х., Хонг Р. Ю., Фэн В. Г., Бадами Д. Гидротермальный синтез наночастиц гексаферрита стронция в качестве предшественника магнитной жидкости с помощью этиленгликоля, J. Alloys Compd., 2013, 562, 211-218. Искать в Google Scholar

[19] Лю Дж. Р., Хун Р. Ю., Фэн В. Г., Бадами Д., Ван Ю. К., Крупномасштабное производство феррита стронция соосаждением в расплаве солей, Powder Technol., 2014, 262, 142-149. Искать в Google Scholar

[20] Low F. W., Lai, C. W., Abd Hamid, S. B., Простое приготовление ультратонких листов восстановленного оксида графена при высокой скорости перемешивания, Ceram. Междунар., 2015, 41 (4), 5798-5806. Искать в Google Scholar

[21] Дурмус З., Кавас Х., Дурмус А., Акташ Б., Синтез и микроструктурные характеристики гексаферрита графена / стронция (нанокомпозиты SrFe ₁₂ O ₁₉ , Mater. Chem. Phys., 2015, 163 , 439-445. Искать в Google Scholar

[22] Дин Ю., Zhang L., Liao Q., Zhang G., Liu S., Zhang Y., Поглощение электромагнитных волн в восстановленном оксиде графена, функционализированном Fe ₃ O ₄ / Fe нанокольца, Nano Res., 2016, 9 ( 7), 2018-2025 гг. Искать в Google Scholar

[23] Zhang T., Peng X., Li, J., Yang Y., Xu J., Wang P., Jin D., Jin H., Hong B., Wang X., Ge H., Platelet -подобные гексагональные частицы SrFe ₁₂ O ₁₉ частиц: гидротермальный синтез и их ориентация в магнитном поле, J. Magn. Magn. Матер., 2016, 412, 102-106. Искать в Google Scholar

[24] Яо Ю., Мяо С., Лю С., Ма Л.П., Сун Х., Ван С., Синтез, характеристика и адсорбционные свойства магнитного Fe ₃ O ₄ @ графеновый нанокомпозит, Chem. Англ. J., 2012, 184, 326-332. Искать в Google Scholar

[25] Шафиу С., Сезери Х., Байкал А., Сольвотермический синтез SrFe ₁₂ O ₁₉ гексаферритов: без прокаливания, J. Supercond. Роман Магн., 2014, 27 (6), 1593-1598.Искать в Google Scholar

[26] Cheng Y., Cao J., Li Y., Li Z., Zhao H., Ji G., Du Y., Подход «снаружи-внутрь» для создания Fe ₃ O ₄ нанокристаллы / мезопористые гибриды ядро-оболочка полых сфер углерода в направлении поглощения микроволн, ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 6 (1), 1427-1435. Искать в Google Scholar

[27] Cheng Y., Cao J., Li Y., Li Z., Zhao H., Ji G., Du Y., Подход «снаружи-внутрь» для создания Fe ₃ O ₄ нанокристаллы / мезопористые гибриды ядро-оболочка углеродных полых сфер в направлении микроволнового поглощения, ACS Sustainable Chem.Eng., 2017, 6 (1), 1427-1435. Искать в Google Scholar

[28] Chen YH, Huang ZH, Lu MM, Cao WQ, Yuan J., Zhang DQ, Cao, MS, 3D Fe ₃ O ₄ нанокристаллы, украшающие углеродные нанотрубки для настройки электромагнитных свойств и увеличения способности поглощения микроволнового излучения, J. Mater. Chem. А., 2015, 3 (24), 12621-12625. Искать в Google Scholar

[29] Chelliah C.R.A.J., Swaminathan R., Современные тенденции изменения канала в полевых МОП-транзисторах полупроводниковыми наноструктурами III-V, Nanotechnol.Ред., 2017, 6 (6), 613-623. Искать в Google Scholar

[30] Лю П.Б., Хуанг Ю., Чжан Х., Кубические частицы NiFe ₂ O ₄ частиц на графенполианилине и их свойства повышенного микроволнового поглощения, Compos. Sci. Технол., 2015, 107, 54-60. Искать в Google Scholar

[31] Сюй Д., Сюн X., Чен П., Ю К., Чу Х., Ян С., Ван К., Превосходный коррозионно-стойкий трехмерный пористый магнитный графеновый нанокомпозит из пеноберрита и феррита с настраиваемыми свойствами поглощения электромагнитных волн. , Дж.Magn. Magn. Матер., 2019, 469, 428-436. Искать в Google Scholar

[32] Cheng Y., Li ZY, Li Y., Dai SS, Ji GB, Zhao HQ, Gao JM, Du YW, Рациональное регулирование сложных диэлектрических параметров мезопористых углеродных полых сфер для эффективного поглощения микроволн, Углерод. 2018, 127, 643-652. Искать в Google Scholar

[33] Rusly SNA, Исмаил И., Матори К.А., Аббас З., Шаари А.Х., Аванг З., Ибрагим И.Р., Идрис Ф.М., Зайд М.Х.М., Махмуд К.А., Хасан И.Х., Влияние различного содержания наполнителя BFO на характеристики поглощения микроволн в композитах BiFeO ₃ / эпоксидная смола, Прил.Серфинг. Наук, 2020, 46 (1), 717-746. Искать в Google Scholar

[34] Шен В., Рен Б., Ву С., Ван В., Чжоу X., Простой синтез rGO / SmFe ₅ O ₁₂ / CoFe ₂ O ₄ тройные нанокомпозиты: Состав контроль для превосходных характеристик широкополосного микроволнового поглощения, Прил. Серфинг. Наук, 2018, 453, 464-476. Искать в Google Scholar

[35] Ву Н., Сюй Д., Ван З., Ван Ф., Лю Дж., Лю В., Шао К., Лю Х., Гао К., Го З., Достижение превосходных поглотителей электромагнитных волн с помощью новые металлоорганические каркасы, полученные на основе магнитных пористых углеродных наностержней, углерода., 2019, 145, 433-444. Искать в Google Scholar

[36] Ма Дж., Шу Дж., Цао В., Чжан М., Ван X., Юань Дж., Цао М., Зеленое производство и электромагнитные свойства с переменной температурой для термостабильного поглощения микроволн, подобного цветку Co ₃ O ₄ @ rGO / SiO ₂ композиты, композит. Часть. Б-англ., 2019, 166, 187-195. Искать в Google Scholar

[37] Лю П., Чжан Ю., Ян Дж., Хуанг Ю., Ся Л., Гуан З. Синтез легких пен графена с примесью азота с открытой сетчатой ​​структурой для высокоэффективного поглощения электромагнитных волн, Chem.Англ. J., 2019, 368, 285-298. Искать в Google Scholar

[38] Чен В., Лю К., Чжу X., Фу М., Одностадийный синтез ферритов стронция и композитов ферритов стронция / графен в качестве материалов, поглощающих микроволновое излучение, на месте, RSC Adv., 2017, 7 (64) , 40650-40657. Искать в Google Scholar

[39] Сонг К.К., Инь X.W., Хань М.К., Ли X.L., Хоу З.Х., Чжан Л.Т., Ченг Л.Ф. Трехмерная пена из восстановленного оксида графена, модифицированная нанопроволокой ZnO для улучшения свойств поглощения микроволн, Углерод., 2017, 116, 50-58. Искать в Google Scholar

[40] Йе Ф., Сун К., Чжан З. К., Ли В., Чжан С.Ю., Инь XW, Чжоу Ю.З., Тао Х.В., Лю Ю.С., Ченг Л.Ф., Прямое выращивание графена с богатыми краями и настраиваемыми диэлектрическими свойствами в пористой среде. Si ₃ N ₄ керамика для широкополосного высокоэффективного микроволнового поглощения, Adv. Функц. Mater., 2018, 28 (17), 1707205. Искать в Google Scholar

[41] Лян К., Цяо X.J., Сунь З.Г., Го X.D., Вэй Л., Цюй Ю., Получение и свойства поглощения микроволн композитов оксидов графена / феррита, Appl.Phys. А., 2017, 123 (6), 445. Искать в Google Scholar

[42] Ван Ю.М., Луо З., Хонг Р.Й. Микроструктура и свойства поглощения микроволнового излучения Fe ₃ O ₄ / декстран / SnO ₂ многослойные микросферы, Mater. Lett., 2011, 65 (21), 3241-3244. Искать в Google Scholar

[43] Han Q., Meng X., Lu C., Обменно-связанный Ni _{0 5} Zn _{0 5} Fe2O4 / SrFe ₁₂ O ₁₉ композиты с улучшенными характеристиками поглощения микроволнового излучения, Дж.Сплавы Compd., 2018, 768, 742-749. Искать в Google Scholar

[44] Ян Ю., Ся Л., Чжан Т., Ши Б., Хуанг Л., Чжон Б., Чжан Х., Ван Х., Чжан Дж., Вэнь Г., Фе ₃ О ₄ @ Композиты LAS / RGO с множественным механизмом пропускания-поглощения и улучшенными характеристиками поглощения электромагнитных волн, Chem. Англ. J., 2018, 352, 510-518. Искать в Google Scholar

[45] Ван Ю., Ву С.М., Чжан В.З., Ло С.Й., Ли Дж.Х., Ван Ю.Дж., Изготовление цветочно-подобного Ni _{0 5} Co0.5 (OH) ₂ @PANI и его улучшенные характеристики микроволнового поглощения, Mater. Res. Бюл., 2018, 98,59-63. Искать в Google Scholar

[46] Лю К.Х., Гао К., Би Х., Лян С.Й., Юань КП, Ше В., Ян Й.Дж., Че Р.С., CoNi @ SiO ₂ @TiO ₂ и CoNi @ Air @ TiO ₂ микросферы с сильным широкополосным микроволновым поглощением, Adv. Материалы, 2016, 28 (3), 486-490. Искать в Google Scholar

Самый легкий защитный материал в мире

Newswise — Электродвигатели и электронные устройства генерируют электромагнитные поля, которые иногда необходимо экранировать, чтобы не влиять на соседние электронные компоненты или передачу сигналов.Экранировать высокочастотные электромагнитные поля можно только закрытыми со всех сторон токопроводящими оболочками. Часто для этого используются тонкие металлические листы или металлизированная фольга. Однако для многих приложений такой экран слишком тяжелый или плохо адаптируется к заданной геометрии. Идеальным решением будет легкий, гибкий и прочный материал с чрезвычайно высокой эффективностью экранирования.

Аэрогели против электромагнитного излучения

Прорыв в этой области был достигнут исследовательской группой во главе с Чжихуэй Цзэн и Густавом Нистремом.Исследователи используют нановолокна целлюлозы в качестве основы для аэрогеля, который представляет собой легкий высокопористый материал. Волокна целлюлозы получают из древесины и благодаря своей химической структуре допускают широкий спектр химических модификаций. Поэтому они являются очень популярным объектом исследования. Решающим фактором в обработке и модификации этих нановолокон целлюлозы является способность создавать определенные микроструктуры определенным образом и интерпретировать достигнутые эффекты. Эти взаимосвязи между структурой и свойствами являются предметом исследований команды Нистрома в Empa.

Исследователям удалось создать композит из нановолокон целлюлозы и серебряных нанопроволок и тем самым создать сверхлегкие тонкие структуры, обеспечивающие отличную защиту от электромагнитного излучения. Эффект от материала впечатляет: с плотностью всего 1,7 миллиграмма на кубический сантиметр армированный серебром целлюлозный аэрогель обеспечивает экранирование более 40 дБ в частотном диапазоне радиолокационного излучения высокого разрешения (от 8 до 12 ГГц) — в других местах. слова: Практически все излучение в этом диапазоне частот улавливается материалом.

Кристаллы льда контролируют форму

Не только правильный состав целлюлозной и серебряной проволоки имеет решающее значение для экранирующего эффекта, но и пористая структура материала. Внутри пор электромагнитные поля отражаются назад и вперед и дополнительно вызывают электромагнитные поля в композитном материале, которые противодействуют падающему полю. Чтобы создать поры оптимального размера и формы, исследователи переливают материал в предварительно охлажденные формы и дают ему медленно замерзнуть.Рост кристаллов льда создает оптимальную структуру пор для гашения полей.

С помощью этого метода производства эффект демпфирования может быть задан даже в различных пространственных направлениях: если материал замерзает в форме снизу вверх, электромагнитный эффект демпфирования слабее в вертикальном направлении. В горизонтальном направлении, т.е. перпендикулярно направлению замерзания, демпфирующий эффект оптимизируется. Отлитые таким образом экранирующие конструкции очень гибкие: даже после тысячного сгибания вперед и назад демпфирующий эффект практически такой же, как и у исходного материала.Желаемое поглощение можно легко регулировать, добавляя больше или меньше серебряных нанопроволок в композит, а также за счет пористости литого аэрогеля и толщины литого слоя.

Самый легкий электромагнитный экран в мире

В другом эксперименте исследователи удалили серебряные нанопроволоки из композитного материала и соединили их целлюлозные нановолокна с двумерными нанопластинами из карбида титана, которые были изготовлены с использованием специального процесса травления.