автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.02, диссертация на тему:Композиционные радиопоглощающие материалы на основе ферримагнитных соединений

На правах рукописи

СМИРНОВ ДЕНИС ОЛЕГОВИЧ

КОМПОЗИЦИОННЫЕ РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ФЕРРИМАГНИТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

05.09.02 - Электротехнические материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва 2009

003470841

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский энергетический институт (технический университет)» на кафедре физики электротехнических материалов и компонентов и автоматизации электротехнологических комплексов.

Научный руководитель: к.т.н., профессор Чепарин Владимир Петрович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., проф.

Быков Юрий Александрович К.ф.-м.н., доц. Родин Алексей Олегович

Ведущая организация: Московский Государственный Институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)

Защита состоится

« 19 » июня 2009 г. в 15.00 час, на заседании диссертационного Совета Д 212.157.15 при ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 13, ауд. Е-205.

Отзывы на автореферат в 2-х экз., заверенные печатью организации, направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «МЭИ(ТУ)».

Автореферат разослан «_ » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Научно-технический прогресс, обусловленный эффективным использованием достижений электроники, радиотехники, вычислительной техники, во многом оказался возможным благодаря уровню и темпам исследований в области создания материалов для этих отраслей техники. Развитие устройств СВЧ-радиоэлектроники и увеличение их мощности обуславливает актуальность разработки новых материалов для уменьшения помех и обеспечения электромагнитной совместимости.

Важную роль в этих областях приобретают материалы, эффективно поглощающие сверхвысокочастотные (СВЧ) электромагнитные излучения. Ра-диопоглощающие материалы (РПМ) СВЧ-диапазона являются также незаменимыми в радиолокации и специальной технике.

Существенное снижение взаимных помех в передающих и приемных трактах устройств, работающих в диапазоне 8-36 ГГц, возможно только за счет создания и применения РПМ нового поколения, обеспечивающих расширение функциональных и тактико-технических возможностей электронных средств спецтехники.

Экспериментальные исследования и теоретические оценки показывают, что дальнейшее совершенствование и развитие помехозащищенности радиоаппаратуры в целом, а также повышение стабильности характеристик радиопо-глощающих покрытий могут быть достигнуты путем использования композиционных магнитных материалов на основе диспергированных поликристаллических ферритов различного химического состава.

Актуальным является получение материалов, позволяющих создавать на их основе эффективные радиопоглощающие покрытия и фильтрующие устройства с малыми потерями в полосе пропускания и большим уровнем поглощения в полосе заграждения.

Работа проводилась в соответствии с тематикой, предусмотренной науч/

но-технической программой Минобразования России «Научные исследования <^

высшей школы в области новых материалов», в рамках грантов Минобразования РФ, по государственному контракту Минобразования РФ № 02.513.12.0020 по лоту 31 шифр «2008-10-1.3-07.26», «2008-10-23-32», по государственному контракту Минобразования РФ № 02.513.11.3280 по лоту «2007-3-1.3-24-04», по темам «Исследование электрофизических процессов в радиопоглощающих диэлектриках нового типа» номер 06-08-00497-а «Высокоанизотропные магнитные материалы для устройств СВЧ энергетики» номер 07-08-00237-а, а также «Исследование и синтез композиционных ферримагнитных радиопоглощающих структур» номер 09-08-00690а Российского фонда фундаментальных исследований.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка новых композиционных магнитных материалов на основе ферритов для радиопоглощающих покрытий.

В соответствии с этим основными задачами работы являются:

• разработка композиционных радиопоглощающих материалов на основе гексагональных ферритов и углеродных нанотрубок;

• синтез легированных гексагональных ферритов со структурой типа

• комплексные экспериментальные и теоретические исследования электрофизических, электродинамических и физико-химических свойств композиционных радиопоглощающих материалов, основой которых являются наполнители в виде гексагональных ферритов и феррошпинелей;

• установление зависимостей магнитных и электрических свойств легированных ферритов от состава, концентрации замещающих ионов, добавок, а также дисперсности ферритового наполнителя.

Научная новизна:

1. Впервые установлено влияние добавок углеродных нанотрубок на поглощение электромагнитного излучения в композиционных материалах на основе гексагональных ферритов. Применение углеродных нанотрубок позволяет повысить поглощение более чем в 30 раз.

2. В диапазоне частот от 8 до 26 ГГц установлены частоты поглощения электромагнитного излучения композиционными материалами на основе синтезированных гексаферритов структуры и легированных ионами Т14++Со2+,Тл4++2п2+и1п3+.

3. Впервые экспериментально исследованы электродинамические характеристики новых композиционных материалов на основе бариевых гексагональных ферритов со структурой Mg2Z, а также бариевых гексагональных ферритов М-типа с добавками углеродных нанотрубок.

4. Исследованы магнитные спектры и частоты поглощения маргенец-цинковых, литиевых, литий-цинковых и литий-кобальтовых феррошпинелей в зависимости от состава и технологических факторов.

5. Впервые синтезированы и изучены гексаферриты со структурой Mg1Z, легированные ионами 1п3+.

Практическая ценность полученных результатов:

1. Предложено и опробовано применение углеродных нанотрубок в качестве добавок в композиционные радиопоглощающие материалы, позволяющих увеличить поглощение электромагнитного излучения более чем в 30 раз.

2. Изучены закономерности изменения электродинамических и магнитных свойств радиопоглощающих композитов на основе гексагональных ферритов со структурой М-типа, и литиевых, литий-цинковых и литий-кобальтовых шпинелей, что позволяет выработать рекомендации для формирования эффективных радиопоглощающих покрытий.

3. Экспериментально исследовано влияние размеров частиц наполнителей гексагональных ферритов М типа на резонансное поглощение электромагнитного излучения, что позволяет учитывать эти параметры на стадии разработки композиционных радиопоглощающих материалов.

4. Разработаны новые составы гетерогенных наполнителей для создания поглотителей СВЧ-излучения в диапазоне частот от 8 до 26 ГГц.

5. Изучены адгезионные свойства композиций полимер-феррит-углеродные нанотрубки к металлическим подложкам, позволяющие учитывать эти параметры на стадии разработки и проектирования экранирующих конструкций.

6. Разработана методика нанесения композиционных радиопоглощающих покрытий со связующим из латекса, наполненных ферритами, позволяющая формировать изделия любой формы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. результаты исследования ЕФМР в наполненных полимерных композициях на основе гексагональных ферритов и углеродных нанотрубок;

2. результаты исследования влияния технологических факторов на электродинамические свойства диспергированных ферримагнитных материалов для радиопоглощающих покрытий;

3. экспериментальные данные по электрическим и магнитным свойствам гексагональных ферритов Z и М типа, легированных ионами различных металлов;

4. результаты исследования поглощения в композиционных радиопоглощающих магнитных материалах на основе гексагональных ферритов Z и М типа, а также на основе Li, Li-Zn и Li-Co феррошпинелей;

5. результаты измерения частотной зависимости магнитной проницаемости для композиционных материалов на основе Li, Li-Zn и Li-Co шпинелей с различной дисперсностью частиц наполнителя.

Композиционные магнитные материалы использованы при выполнении работ:

1. по государственному контракту с федеральным агентством по науке и инновациям по теме «Исследование и разработка новых специальных материалов для электротехнических и электроэнергетических устройств», в рамках федеральной целевой научно-технической программы;

2. госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Исследование физико-химических и физико-механических свойств новых композиционных магнитных материалов».

3. в НИР, выполняемой по государственному оборонному заказу на 2007г., утвержденному постановлением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2006 года №812-37 с шифром "Двор-1 (МЭИ)".

4. выполняемых по программам Российского фонда фундаментальных исследований научной школой кафедры ФЭМАЭК МЭИ

Результаты выполненных исследований используются в учебном процессе МЭИ (ТУ) при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XIV Международной конференции по спиновой электронике и гировектроной электродинамике (Москва, декабрь 2005), на XI Международной конференции по электромеханике, электротехнологии и электротехническим материалам и компонентам (Крым, Алушта, сентябрь 2006), на XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика " (Москва, февраль 2007), Международной конференции «Функциональные материалы» (Крым, 2007), на XIV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика " (Москва, февраль 2008), на XII Международной конференции по электромеханике, электротехнологии и электротехническим материалам и компонентам (Крым, Алушта, сентябрь 2008), на XIV Международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, ноябрь 2008), на XV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (Москва, февраль 2009).

Публикации по работе. Результаты диссертационной работы опубликованы в 16 изданиях, в том числе в трудах конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 101 наименования и приложений, содержит 176 страниц , 131 иллюстрации и 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность, изложены цели и задачи диссертационной работы, методы решения поставленных задач. Описаны состав и структура работы, показана научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзор и анализ литературных источников, постановку задач. Изложены общие положения о свойствах гексагональных ферритов и феррошпинелей, приведены примеры структур, уделено внимание влиянию технологических факторов на свойства синтезируемых ферритов. Изложен обзор существующих радиопоглощающих материалов, в том числе тенденции развития радиопоглощающих материалов за последние годы, и обоснование исследования свойств, как самих ферритов, так и композиционных материалов на их основе. Проведенный анализ литературных данных выявил, что в последние годы в качестве РПМ широко используются материалы на основе диэлектрического связующего с диспергированным наполнителем из ферритов. Диэлектрической матрицей подобных РПМ могут служить синтетическая резина, смола и другие материалы с малыми потерями на СВЧ.

Анализ свойств ферритов на СВЧ показывает, что для РПМ в длинноволновой части СВЧ диапазона предпочтительно использовать марганец-цинковые ферриты, в дециметровом диапазоне - никель-цинковые ферриты, в сантиметровой области - гексагональные ферриты. Использование высокоанизотропных гексагональных ферритов в качестве наполнителей композиционных радиопоглощающих материалов (КРМ) позволяет осуществлять частотно-селективное поглощение электромагнитного излучения (ЭМИ) путем управления частотой естественного ферромагнитного резонанса ферритов.

Кроме того отмечено, что одним из направлений в создании эффективных радиопоглощающих покрытий (РПП) является включение в полимерную диэлектрическую матрицу нанодисперстных порошков электропроводящих веществ, в качестве которых могут использоваться порошки сплавов высокого сопротивления, карбидов некоторых металлов или углерода.

Во второй главе приводятся методика эксперимента, включающая в себя технологию получения ферритов и измерения свойств, как самих ферритов, так и композиционных материалов (КМ) на их основе. Ферриты изготавливались по классической керамической технологии. Спекание осуществлялось при температурах 1000 - 1360°С в виде прессованных таблеток или порошка, прошедшего предварительный обжиг при температуре 950°С. Порошок феррита, полученного путем размола таблеток, использовался в качестве наполнителя композиционного материала. Кроме того, в качестве наполнителя использовался порошок, протертый через сито после окончательного обжига (размер ячейки сита составляет 140 мкм).

В качестве связующего использован парафин. В расплавленный парафин вводился ферритовый порошок и тщательно перемешивался. Соотношение феррит/парафин для композитов составляет 70/30 % вес. либо 60/40 % вес. для мелкодисперсных порошков с большой удельной поверхностью выше 2 м2/г. Измерение магнитных и диэлектрических спектров композиционных материалов на основе ферритов проводились на приборе Agilent Е4991 A RF Impedance/Material Analyzer индукционным и емкостным методами соответственно. Характерные точки магнитного спектра указаны на рис.1.

Рис. 1 - Характерные точки магнитного спектра Измерения поглощения и отражения ЭМИ от РПМ осуществлялось вол-новодным методом с согласованной нагрузкой. Измерения отраженного ЭМИ от покрытий, выполненных на основе ферритов со связующим из латекса, осу-

ществлялось рупорным методом. Покрытия наносились методом распыления пульверизатором с промежуточной сушкой слоев.

Полученные после спекания ферритовые образцы в виде таблеток диаметром ~ 8 мм использовались для измерения удельного электрического сопротивления. Удельное объемное сопротивление измерялось на специальном приспособлении с винтовым зажимом. Измерение сопротивления от 1 до 1012 Ом проводилось на тераомметре модели Е6-13.

Исследование микроструктуры ферритового порошка, ферритовых гранул и прессованных таблеток проводилось при помощи оптического микроскопа P-eichert-Jung (Австрия) с приставкой для измерения размеров, а также па растровом электронном микроскопе Carl Zeiss Leo 1420 (Германия).

Измерения удельной поверхности ферритовых порошков и гранул проводилось методом БЭТ на приборе TriStar 3000 V6.03 А (в институте проблем керамики).

В третьей главе приводятся результаты экспериментального и теоретического исследования влияния состава и технологических факторов на частотные характеристики и поглощение композиционных магнитных материалов на основе гексагональных ферритов.

Объектами исследований служили композиционные магнитные материалы на основе бариевого гексаферрита, легированного различным количеством ионов Sc3+. Увеличение времени помола гексагонального феррита BaSc1.3Fe10.7O19 от 1 до 50 часов привело к уменьшению среднего размера частиц порошка от 80 до 2-4 мкм, что отразилось в снижении значений поглощения в композиционном материале, которое связано с увеличением нарушенного слоя при сильном механическом воздействии молющих шаров (рис.2). При этом установлено, что частота максимума поглощения не изменяется.

Избыток ВаО в количестве 0,4%мол. в ферритах, спеченных в порошке при 1300°С, приводит к смещению частотных характеристик поглощения в область

более низких частот и увеличению поглощения композиционного материала на основе феррита БаБс^ек^О^.

Установлено, что введение в состав композиционного материала углеродных нанотрубок (УНТ) приводит к увеличению значения поглощения на 15 дБ или приблизительно в 30 раз (при добавке УНТ в количестве 1%масс.)(рис.З), а также увеличению действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости композита и тангенса угла диэлектрических потерь.

Рис.2 - Частотная зависимость поглощения Рис.3 - Частотные характеристики поглощения ЭМИ в КМ на основе гексаферрита при раз- в зависимости от содержания УНТ в КМ на личных временах размола основе феррита состава ВаЭс^Рею.вОш

Полученные результаты измерения адгезионной прочности композиционных материалов на основе феррита ВаЗс^Рею^Ою с добавками УНТ показали, что увеличение содержания УНТ в материале приводит к росту адгезионной прочности, а также несколько изменяет характер адгезии композиционного материала к подложке, приводя в отдельных случаях к появлению смешанного типа отрыва.

С целью расширения диапазона существующих ферримагнитных материалов, которые могут эффективно применяться для поглощения электромагнитного излучения, синтезированы и исследованы гексагональные ферриты со структурами Со22, М&Т,, легированные ионами Т14+-Со2+, гП4"-2п2* и

/

Исследованы магнитные спектры композиционных материалов на основе ферритов со структурами Со22, Mg2Z. Установлено, что замещение в

феррите (ВазМ£2Т1хСохРе24-2х04|) ионов Ре3+ на ионы Т14++Со2+, ^i4++Zn2+ и 1п3+в количестве до х = 0,6 а также ионов 1п3 + в системе 2п1,5Соо^ не приводит к существенному изменению действительной, мнимой частей магнитной проницаемости и В то время, как в системах Ъп-^ и Co2Z аналогичные замещения в количестве до х = 3,0 приводят к плавному уменьшению действительной части магнитной проницаемости и частоты максимума мнимой части магнитной проницаемости. Замещение ионов Ре3+ ионами (1п3+) в структурах при х = 0 - 0,6 не приводит к существенному изменению ц' и ц", но частота максимума мнимой части магнитной проницаемости сдвигается приблизительно на 200МГц. при х=1, кроме того наблюдается незначительный рост действительной части магнитной проницаемости, что можно связать с уменьшением поля магнитокристаллической анизотропии.

Теоретический расчет изменения удельной намагниченности и температуры Кюри феррита со структурой' проводился по формулам:

12±2х _1±х сг(о)~ 12 ~ 6

и

тЛ*)_ 1(31-2хрО-2х) _ Г» _!_ 1

Г„(о) V 32-20 V 80 160 Сопоставление экспериментальных и теоретических зависимостей намагниченности и температуры Кюри (рис.3,4) показали, что ионы Т14++Со2+, Тг"+2пг+ и 1п3+ занимают преимущественно октаэдрические позиции с правым спином, уменьшая суммарную намагниченность феррита. Наиболее сильное влияние на намагниченность и температуру Кюри оказывает замещение ионами Т14++Со2+. Аналогичные изменения происходят в ферритах со структурами ХщХ и Co2Z, легированными ионами Т^++Со2+, Т14++2п2+ и 1п3+. Уменьшение частоты ЕФМР при легировании ферритов со структурами Zn2Z, Со{1, Mg2Z ионами Т14++Со2',

Ti4++Zn2+ и In3+ является следствием уменьшения поля магнитокристаллической

анизотропии.

На основе материальных уравнений феноменологической модели гиромагнитной среды рассчитаны значения действительной части диэлектрической проницаемости композиционных материалов с наполнителем в виде ферритов Mg2Z в СВЧ диапазоне частот.

+ П*Со А Ti+Zn Tin

о Теоретич.

Концентрация легирующих ионов, х

Концентрация легирующих ионов, х

Рис.3 - Изменение намагниченности ферри- Рис.4 - Зависимость температуры Кюри для тов со структурой Mg2Z, легированных раз- гексагональных ферритов со структурой личными ионами при температуре 20°С MgzZ, легированной различными ионами В основу расчета легло то, что в диапазоне СВЧ частотная зависимость составляющей е' практически постоянна. Исходя из того, что частота / в минимуме коэффициента отражения практически не зависит от потерь в материале и положение минимума коэффициента отражения связано с размерами образца и составляющей е', действительная часть диэлектрической проницаемости рассчитывалась по формуле:

Здесь неизвестным параметром является число п, которое является номером соответствующего минимума коэффициента отражения. Оно рассчитывалось исходя из выражения:

, 1 1 Ч 2 2 ,2Z.J, 1 1.1.

(тг-тг)-» -7ги+(у) (77-77)-72=°

J\ h Ji Ät J\ h Зг

Экспериментальные результаты и расчетные данные показали увеличение

значения диэлектрической проницаемости композиционного материала на основе феррита при увеличении количества замещающих ионов Т14++Со2+. Такая же зависимость действительной части диэлектрической проницаемости композита на основе феррита Mg2Z была получена при легировании ионами Ъ4++2г?+ и 1п3+.

В четвертой главе приводятся результаты исследования влияния состава и технологических факторов на частотные характеристики и поглощение композиционных магнитных материалов на основе феррошпинелей. В работе исследовались ферриты со структурой шпинели для формирования композиционных материалов, поглощающих в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн.

Объектами исследований служили композиционные материалы на основе порошков ферритов марки 3000НМ с различной дисперсностью. Разделение частиц по размерам проводилось седиментационным методом.

Установлено, что изменение размеров частиц порошка Мп^п феррита марки ЗОООНМ оказывает значительное влияние на электродинамические характеристики композита (рис.5, 6). Уменьшение размера частиц порошка приводит к снижению как действительной, так и мнимой части магнитной проницаемости и смещению максимума ц" в область более высоких частот.

С целью исследования влияния технологии синтеза порошковых ферри-товых наполнителей на их электродинамические характеристики, обжиг ферритов проводился в виде порошков. Это позволило уменьшить влияние нарушенного слоя, а также уменьшить влияние напряжений в частицах малых размеров, возникающих при их разделении.

Проведенные рентгеноструктурный, термогравиметрический и микроструктурный анализы показали, что после предварительного обжига порошков при температуре 950°С процесс ферритизации полностью завершается, при этом практически не происходит припекания частиц, размер которых составляет 0,5 - 1,5 мкм.

ц'

с" 2-,

+ Размер частиц 250 - 800 мкм о Размер частиц 40- 360 мкм П Размер частиц 2-20 нш

10

100 Частота, МГц

1000

10

100 Частота, МГц

1000

Рис. 5 - Частотные зависимости ц' для компо- Рис.6 - Частотные зависимости ц" для

Спекание феррита в порошке при температурах Тспе1! от 1000°С до 1250°С приводит к росту магнитной проницаемости композита, что связано с припека-нием частиц и плавным ростом размера зерен вплоть до 1250°С (рис.7).

При спекании ферритов в плотноспрессованных таблетках наблюдается падение удельного электрического сопротивления на несколько порядков при температурах обжига выше 1100°С, что сопровождается процессом рекристаллизации.

Увеличение концентрации ионов Ъх?* в феррите Ь1о,5-х/22пх[:е2,5-х'2С)4 до х=0,5 приводит к росту действительной и мнимой частей магнитной проницаемости композиционного материала и смещение их максимумов в область более низких частот (рис.8).

Легирование цинком приводит также к снижению удельного объемного сопротивления (ру) спрессованных ферритов, которое имеет зависимость от режимов охлаждения. При быстром охлаждении ферритов ру падает на несколько порядков. При температуре спекания 1150°С и выше происходит рекристаллизация феррита и быстрое падение удельного объемного электрического сопротивления на несколько порядков (рис.9).

зитов на основе феррита 3000НМ

композитов на основе феррита 3000HM

Температура обжига, °С

Рис.7 - Изменение частотных характеристик

II* и" "Г . € .. ТТ1а На Л^илоа Т л

Г > г |Шл> ■*■ ¡л пил» л р пил) ■»-у*« ^.w*

феррита в зависимости от Тспек в течение Зч

Pv» Омсм

X

Рис.8 - Изменение частотных характеристик

II» ..»'Г- 'Г- т,тт~ Л/\Л тто

¡л } , 1ц пйХ) ац' шах М-'АЛ IV». »а «4* ^^ррта

Ь1о,5-х/22пхРе2,5-х/204 в зависимости от содержания 7л при Тспек = 1050°С в течение Зч

д быстрое охлаждение

кроме 1200°С 'К- медленное охлаждение

„j.-N. V

,0'í.......................\ \

10' i \

1000 1100 1200 Температура, °С

Рис.9 - Изменение pv для прессованных таблеток Li-Zn феррита в зависимости от Тспек Измерения магнитных и диэлектрических спектров, а также поглощения Li и Li-Zn ферритов показали, что полученные ферриты по магнитным и диэлектрическим характеристикам не уступают общепринятым стандартным ферритам марок 3000НМ, 400НН и 600НН, имея в несколько раз большую температуру Кюри (табл.2). При этом в композиционных материалах на основе Li и Li-Zn ферритов может быть достигнуто поглощение выше 16 дБ.

Измерение электродинамических характеристик Li-Co феррита показало, что увеличение концентрации ионов Со2+, замещающих Li+Fe, приводит к зна-

чительному уменьшению действительной и мнимой части магнитной проницаемости и смещению частот максимумов ц' и ц" в область более высоких частот (рис.12).

Таблица 2 - Электромагнитные характеристики стандартных ферритов со структурой шпинели и полученных в данной работе Ы и \л-7л ферритов

Феррит Р-р част., мкм M'so И-' шах МГц е' 50 МГц е" 50 МГц е' 1 ГГц 8" 1 ГГц Поглощ. на 8ГГи, дБ Тк, "С

зооонм 40-360 4,10 1,45 1000 7,6 0,10 7,7 0,35 8,0 110

600НН <150 3,50 1,03 1200 4,0 0,04 3,9 0,08 7,6 110

400НН <150 3,25 1,05 1200 4,0 0,04 4,1 0,09 4,3 120

Lio.5Fe2.504 <150 3,30 0,92 520 4,8 0,02 4,8 0,10 7,5 670

Lio.5Fe2.504 <20 3,60 0,89 550 7,7 0,05 7,2 0,55 13,6 670

Lio.35zno.3Fe2.3504 <150 5,10 1,37 700 4,5 0,02 4,6 0,07 11,8 420

Lio.35Zno.3Fe2.35O4 <20 5,00 1,32 720 8,6 0,06 8,1 0,56 16,7 420

Lio.3Zno.4Fe2.3O4 <150 5,50 1,50 500 4,7 0,03 4,8 0,08 11,2 360

Lio.3Zno.4Fe2.3O4 <20 5,40 1,48 520 8,8 0,07 8,3 0,57 16,4 360

Также как у Li и Li-Zn ферритов сопротивление Li-Co феррита резко падает после прохождения рекристаллизации в прессованных таблетках, которая происходит при температуре спекания 1200°С.

Установлено, что введение в состав Li феррита ионов Со2+ дает возможность плавно изменять частоту поглощения ЭМИ от 10 до 26 ГГц, что позволяет осуществлять частотно-селективное поглощение ЭМИ (рис.13).

ГГи

Частота, ГГц

х=0,Ю х=0,15

О х=0,20 х=0,25

Рис. 12 - Частотные характеристики феррита 1ло,5-хаСохРе2,5-хя04 в зависимости от содержания Со2+ (Тспек = 1100°С в течение Зч, помол)

Рис. 13 - Изменение частот поглощения 1л-Со феррита в зависимости от количества замещающих ионов Со2+

Частота, ГГц 12 16 20

24

28

Частота, ГГц 12 16 20

1 1 1—1—1—)— ! 1 : 1 : 1 -1_

■ 1 И 1 ' 1

\ | 1 ! ; 1ли*>

"»А ! У1

■VI

. I ! ] 1 1

|

N V,

\ ! !'■ ! : □ Порошок

Рис.14 - Частотная зависимость поглоще- Рис.15 - Частотная зависимость поглощения ЭМИ в композиционном материале на ния ЭМИ в композиционном материале на

ОСНОВе Уо,45СОо,1ре2,4504

основе 1Ло,375СОо,25ре2,37504

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной

работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что технологический процесс размола гексагональных ферритов приводит к уменьшению значений поглощения. Спекание в порошке позволяет получить мелкозернистый ферритовый порошок при малых временах помола, не уступающий по величине поглощения ферриту, спеченному в прессованных таблетках.

2. Введение в состав композиционных материалов на основе ферритов добавок углеродных нанотрубок приводит к увеличению поглощения в 30 раз (при добавлении УНТ в количестве 1%мас.).

3. Легирование ферритов со структурами Zn2Z, Со2г, Mg2Z ионами Т14++Со2+, Т14++гп2+ и 1п3+ приводит к уменьшению удельной намагниченности, уменьшению температуры Кюри и смещению частоты ЕФМР в область более низких частот.

4. Измерения магнитных и диэлектрических спектров, а также поглощения 1л и ферритов показали, что полученные ферриты по магнитным и диэлектрическим характеристикам не уступают общепринятым стандартным ферритам марок 3000НМ, 400НН и 600НН, имея в несколько раз большую

температуру Кюри. При этом в композиционных материалах на основе Li и Li-Zn ферритов может быть достигнуто поглощение выше 16 дБ.

5. Введение в состав Li феррита ионов Со дает возможность плавно изменять частоту поглощения ЭМИ от 10 до 26 ГГц, что позволяет осуществлять частотно-селективное поглощение ЭМИ.

6. Спекание Li-Co-феррита в спрессованных таблетках приводит к значительному увеличению поглощения, которое составляет примерно 20-26 дБ в широком диапазоне частот.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарнн В.П., Еремцова Л.Л. Магнитные спектры композиционных материалов на основе ферритов // Электричество. - 2007.- №5.- С. 78-80.

2. Чепарнн В.П., Смирнов Д.О. Магнитные спектры композиционных материалов на основе гранул Li-шпинели // Вестник МЭИ.-2007.- №5.-С. 14-17.

3. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарин В.П., Еремцова Л.Л. Исследование композитов на основе ферритов. Труды XIV международной конференции по спиновой электронике и гировекторной электродинамике, 20052006, Москва, МЭИ, с. 146-147.

4. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарин В.П. Влияние дисперсности порошков на резонансные свойства композитов на основе марганец-цинкового феррита Труды 11-ой Межд. конф. по электромехан., электротехнологии и электротехнич. матер, и компонентам 18-23 сентября 2006, Крым, Алушта с.119-120.

5. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарин В.П.Влияние ионов скандия на резонансные характеристики композитов на основе гексаферритов W и М-типа Труды 11-ой Межд. конф. по электромехан., электротехнологии и электротехнич. матер, и компонентам 18-23 сентября 2006, Крым, Алушта с. 121122.

6. Чепарин В.П., Смирнов Д.О., Влияние поверхностно-активных веществ на свойства композита на основе ферритового наполнителя. Труды XII международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА", 2006, Москва, МЭИ, с. 50-51.

7. Чепарин В.П., Смирнов Д.О., Влияние отжига на мнимую часть комплексной магнитной проницаемости композита на основе феррита 3000НМ. Труды XIII международной научно-технической конференции студентов и аспиран-

TOB "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА", 2007, Москва, МЭИ, с. 57-58.

8. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чеиарин В.П., Еремцова Л.Л. Магнитные спектры композиционных материалов Труды XV международной конференции « Радиолокация и радиосвязь и спинтроника 2007, Москва, МЭИ, с. 490-497.

9. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарин В.П. Properties of hexagonal ferrites CoxZn2-x Z. Abstr. Int.conf "Functional Materials", Ukraine, Crimea 2007, с. 339.

10. Чепарин В.П., Смирнов Д.О., Гетерогенные композиционные радиопогло-щающие материалы. Труды XIV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА", 2008, Москва, МЭИ, с. 44-45.

11. Чепарин В.П., Барадулин В.Н., Смирнов Д.О. Адгезионные свойства композиционных магнитных материалов, содержащих углеродные капотрубки Труды 12-ой Межд. конф. по электромехан., электротехнологии и электротех-нич. матер, и компонентам 29 сентября - 4 октября 2008, Крым, Алушта, с.67.

12. Чепарин В.П., Барадулин В.Н., Смирнов Д.О. Влияние нанотрубок на поглощение электромагнитных волн в композиционных радиопоглощающих материалах Труды 12-ой Межд. конф. по электромехан., электротехнологии и электротехнич. матер, и компонентам 29 сентября - 4 октября 2008, Крым, Алушта, С.96.

13. Китайцев A.A., Смирнов Д.О., Чепарин В.П., Шакирзянов Ф.Н., Карпов В.Н. Влияние нанотрубок на поглощение электромагнитных волн в композиционных радиопоглощающих материалах на основе гексаферритов Труды XVI международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» 2008, Москва, МЭИ, с. 387-389.

14. Серебрянников C.B., Бородулин В.Н., Чепарин В.П., Смирнов Д.О., Конкин Д.Н. Физико-механические свойства композиционных радиопоглощающих материалов на основе ферритов. Труды XVI международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» 2008, Москва, МЭИ, с. 579-587.

15. Серебрянников C.B., Смирнов Д.О., Чепарин В.П., Китайцев A.A. Свойства гетерогенных радиопоглощающих магнитных композитов. Труды XVI международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» 2008, Москва, МЭИ, с. 588-598.

16. Чепарин В.П., Смирнов Д.О., Влияние технологического процесса размола ферритового наполнителя для гетерогенных композиционных радиопоглощающих материалов Труды XV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА", 2009, Москва, МЭИ.

Подписано в печать Ä. 09гЗак. Ш Тир. \Ф Пл ЦЬ Полиграфический центр МЭИ(ТУ) ' '

Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА.

1.1 Обзор существующих радиопоглощаклцих материалов.

1.2 Кристаллическая структура и свойства шпинелей.

1.3 Магнитные спектры ферритов со стурктурой шпинели.

1.4Кристаллическая структура и свойства гексагональных ферритов.

1.5 Магнитные спектры гексагональных ферритов.

1.6Естественный ферромагнитный резонанс гексагональных ферритов.

1.7Влияние технологических факторов на свойства ферритов.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Технология получения ферритов и композиционных материалов на их основе.

2.2 Измерения свойств синтезированных ферритов.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПОГЛОЩЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ ФЕРРИТОВ.

3.1 Влияние технологических факторов при получении гексагональных ферритов на электродинамические характеристики композиционных радиопоглощающих материалов на их основе.

3.1.1 Получение ферритовых порошков для композиционных материалов из спрессованных и спеченных таблеток.

3.1.2 Получение ферритовых порошков из гранул гексагонального феррита, спеченного при различных температурах.

3.2 Влияние углеродных нанотрубок на поглощение электромагнитного излучения композиционного магнитного материала.

3.3 Адгезионная прочность КГРМ с добавками УНТ.

3.4 Изучение и оптимизация технологии нанесения покрытий на внешние и внутренние поверхности элементов развязки каналов интегральных схем и модулей с приемо-передающих трактами СВЧ диапазона.

3.5 Исследование свойств бариевых гексаферритов.

3.5.1 Влияние замещений на электрические свойства гексаферритов.

3.5.2 Влияние замещений на магнитные спектры гексаферритов.

3.5.3 Влияние замещений на намагниченность и температуру Кюри гексаферритов.

3.5.4 Влияние замещений на поглощение и отражение электромагнитного излучения от композиционных радиопоглощающих материалов на основе легированных гексаферритов.

3.5.5 Расчет диэлектрической проницаемости s' композиционных материалов на основе гексагональных ферритов на частотах СВЧ диапазона.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПОГЛОЩЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ.

4.1 Исследование влияния дисперсности порошков наполнителя на электродинамические свойства композиционных материалов на их основе.

4.1.1 Измерение электродинамических характеристик композитов на основе феррита 3000НМ с различной дисперсностью.

4.1.2 Измерение электродинамических характеристик композитов на основе Li-феррита с различной величиной гранул.

4.2 Исследование порошковых гетерогенных наполнителей из обожженных гранул Li-, Li-Zn и Li-Co ферритов.

4.2.1 Зависимость частотных характеристик композиционного материала на основе Li - феррита от температуры окончательного обжига.

4.2.2 Изменение частотных характеристик Li-феррита в зависимости от содержания Zn.

4.2.3 Изменение частотных характеристик 1л-феррита в зависимости от содержания Со.

Актуальность работы. Научно-технический прогресс, обусловленный эффективным использованием достижений электроники, радиотехники, вычислительной техники, во многом оказался возможным благодаря уровню и темпам исследований в области создания материалов для этих отраслей техники. Так, например, разработка новых материалов для решения проблемы уменьшения помех и электромагнитной совместимости устройств становится весьма актуальной в связи с развитием и увеличением мощности устройств СВЧ-радиоэлектроники, приводящим к тому, что возникающее при их работе электромагнитное излучение на частотах высших типов гармоник создает значительные помехи радиоэлектронной аппаратуре, и спутниковой связи.

Важную роль в этих областях приобретают материалы, эффективно поглощающие сверхвысокочастотные (СВЧ) электромагнитные излучения [1-3]. Радиопоглощающие материалы (РПМ) СВЧ-диапазона являются также незаменимыми в радиолокации и специальной технике [4-6].

За рубежом интенсивно ведутся работы по созданию военной техники с противорадиолокационными покрытиями, в частности, в США по программе «Стеле»[7, 8]. Существенное снижение взаимных помех в передающих и приемных трактах устройств, работающих в диапазоне 8 .36 ГГц, возможно за счет применения радиопоглощающих магнитных материалов (РПМ) нового поколения, обеспечивающих расширение функциональных и тактико-технических возможностей электронных средств спецтехники.

Экспериментальные результаты и теоретические оценки показывают, что дальнейшее совершенствование и развитие помехозащищенности радиоаппаратуры в целом, а также повышение стабильности характеристик радиопоглощающих покрытий может быть достигнуто путем использования композиционных магнитных материалов на основе специальных наполнителей - диспергированных поликристаллических ферритов различного химического состава.

Актуальным является получение материалов, позволяющих создавал?!, На их основе эффективные радиопоглощающие покрытия и фильтрз-пощие устройства с малыми потерями в полосе пропускания и большим уровнем подавления в полосе заграждения. Отличительной особенностью разрабатываемых материалов является стабильность параметров и возможзность серийного выпуска на предприятиях химической промышленности России:.

Развитие СВЧ-устройств различного назначения определяют актуальность поиска путей управления частотной дисперсией комплексной магнитной проницаемости с помощью полимерных композитов, наполненных полидисперсными магнитными порошками. С этой целью активно проводятся теоретические и экспериментальные исследования полимерных композиционных материалов для аппаратуры СВЧ диапазона, устанавливаются закономерности изменения свойств радиопоглощающих композитов (РХГХК) в магнитных и электрических полях, что позволяет разработать теоретические положения и рекомендации в области создания и применения композиционных материалов для систем СВЧ-техники, обеспечения электромагнитной совместимости и помехозащищенности радиоэлектронной аппаратуры.

Работа проводилась в соответствии с тематикой, предусмотренной научно-технической программой Минобразования России «Научные исследования высшей школы в области новых материалов», в рамках грантов Минобразования РФ, по государственному контракту Минобразования Зрф № 02.513.12.0020 по лоту 31 шифр «2008-10-1.3-07.26», «2008-10-23-32», По государственному контракту Минобразования РФ № 02.513.11.3280 по лоту «2007-3-1.3-24-04», по темам «Исследование электрофизических процессов в радиопоглощающих диэлектриках нового типа» номер 06-08-00-497-а «Высокоанизотропные магнитные материалы для устройств СВЧ энергетики» номер 07-08-00237-а, а также «Исследование и синтез композиционных ферримагнитных радиопоглощающих структур» номер 09-08-00690а Российского фонда фундаментальных исследований.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка новых композиционных магнитных материалов на основе ферритов для радиопоглощающих покрытий.

В соответствии с этим основными задачами работы являются:

• разработка композиционных радиопоглощающих материалов на основе гексагональных ферритов и углеродных нанотрубок;

• синтез легированных гексагональных ферритов со структурой типа Z;

• комплексные экспериментальные и теоретические исследования электрофизических, электродинамических и физико-химических свойств композиционных радиопоглощающих материалов, основой которых являются наполнители в виде гексагональных ферритов и феррошпинелей;

• установление зависимостей магнитных и электрических свойств легированных ферритов от состава, концентрации замещающих ионов, добавок, а также дисперсности ферритового наполнителя.

Научная новизна:

1. впервые установлено влияние добавок углеродных нанотрубок на поглощение электромагнитного излучения в композиционных материалах на основе гексагональных ферритов, показано, что добавление УНТ приводит к, повышению поглощения в 30 раз;

2. практически изучено явление радиопоглощения композиционных материалов на основе синтезированных гексаферритов структуры Mg2Z, Zn2Z и C02Z, легированных ионами Ti4++Co2+, Ti4++Zn2+ и In3+ в диапазоне частот от 8 до 26 ГГц;

3. впервые получены экспериментально данные по электродинамическим свойствам новых композиционных материалов на основе бариевых гексагональных ферритов со структурой Mg2Z, а также бариевых гексагональных ферритов М-типа с добавками углеродных нанотрубок;

4. определены магнитные спектры и частоты поглощения Mn-Zn, Li, Li-Zn и Li-Co феррошпинелей в зависимости от состава и технологических факторов;

5. впервые синтезированы и изучены гексаферриты со структурой Mg2Z, легированные ионами 1п3+.

Практическая ценность полученных результатов:

1. предложено и опробовано применение углеродных нанотрубок в качестве добавок в композиционные радиопоглощающие материалы, показано, что добавление углеродных нанотрубок приводит к увеличению поглощения в 30 раз.

2. изучены закономерности изменения электродинамических и магнитных свойств радиопоглощающих композитов на основе гексагональных ферритов со структурой М, Mg2Z и Li, Li-Zn и Li-Co шпинелей, позволяющие использовать значения электродинамических и магнитных характеристик для формирования эффективных радиопоглощающих покрытий.

3. получены данные о влиянии размеров частиц наполнителей гексагональных ферритов М типа на резонансное поглощение электромагнитного излучения, позволяющие учитывать эти параметры на стадии разработки композиционных радиопоглощающих материалов.

4. разработаны и предложены новые составы гетерогенных наполнителей для создания поглотителей СВЧ-излучения в диапазоне частот от 8 до 26 ГГц.

5. изучены адгезионные свойства композиций полимер-феррит-углеродные нанотрубки к металлическим подложкам, позволяющие учитывать эти параметры на стадии разработки и проектирования экранирующих конструкций.

6. разработана методика нанесения композиционных радиопоглощающих покрытий со связующим из латекса, наполненных ферритами.

На защиту выносятся следующие положения:

1. результаты исследования ЕФМР в наполненных полимерных композициях на основе гексагональных ферритов и углеродных нанотрубок;

2. результаты исследования влияния технологических факторов на электродинамические свойства диспергированных ферримагнитных материалов для радиопоглощающих покрытий;

3. экспериментальные данные по электрическим и магнитным свойствам гексагональных ферритов Z и М типа, легированных ионами различных металлов;

4. результаты исследования поглощения в композиционных радиопоглощающих магнитных материалах на основе гексагональных ферритов Z и М типа, а также на основе Li, Li-Zn и Li-Co феррошпинелей;

5. результаты измерения частотной зависимости магнитной проницаемости для композиционных материалов на основе Li, Li-Zn и Li-Co шпинелей с различной дисперсностью частиц наполнителя.

Композиционные магнитные материалы использованы при выполнении работ:

1. по государственному контракту с федеральным агентством по науке и инновациям по теме «Исследование и разработка новых специальных материалов для электротехнических и электроэнергетических устройств», в рамках федеральной целевой научно-технической программы;

2. госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Исследование физико-химических и физико-механических свойств новых композиционных магнитных материалов».

3. в НИР, выполняемой по государственному оборонному заказу на 2007г., утвержденному постановлением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2006 года №812-37 с шифром мДвор-1 (МЭИ)".

4. выполняемых по программам Российского фонда фундаментальных исследований научной школой кафедры ФЭМАЭК МЭИ

Результаты выполненных исследований используются в учебном процессе МЭИ (ТУ) при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XIV Международной конференции по спиновой электронике и гировектроной электродинамике (Москва, декабрь 2005), на XI Международной конференции по электромеханике, электротехнологии и электротехническим материалам и 9 компонентам (Крым, Алушта, сентябрь 2006), на XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика " (Москва, февраль 2007), Международной конференции «Функциональные материалы» (Крым, 2007), на XIV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика " (Москва, февраль 2008), на XII Международной конференции по электромеханике, электротехнологии и электротехническим материалам и компонентам (Крым, Алушта, сентябрь 2008), на XIV Международной конференции «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, ноябрь 2008), на XV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов " Радиоэлектроника, электротехника и энергетика " (Москва, февраль 2009).

Основные результаты и выводы:

1. Изменение времени помола Ва8сМ-феррита от 1 до 50 часов приводит к уменьшению среднего размера частиц порошка от 80 до 2-4 мкм, что сопровождается снижением значений поглощения в композиционном материале, которое связано с увеличением нарушенного слоя при сильном механическом воздействии.

2. Спекание Ва8сМ-ферритов в порошке при температурах от 1100 до 1300°С приводит к плавному росту размеров частиц в гранулах от 2 до 10 мкм и сопровождается смещением частоты максимума поглощения с 22 до 15 ГГц. Максимум поглощения композиционного материала, на основе спеченного в гранулах гексаферрита возрос на 3,2 дБ по сравнению с ферритом, спеченным в виде плотноспрессованных таблеток. Избыток ВаО в количестве 0,4%мол. приводит к смещению частотных характеристик поглощения в область более низких частот при температуре спекания 1300°С.

3. Добавление в состав композиционного материала углеродных нанотрубок приводит к плавному росту значений поглощения. Введение в состав композиционного материала углеродных нанотрубок приводит к увеличению значения поглощения практически в 30 раз (при добавке УНТ в количестве 1%масс.). При этом введение в состав композиционного материала добавок углеродных нанотрубок в количестве 2% вес. значительно усложняет их перемешивание из-за высокой вязкости получаемого материала.

4. Увеличение содержания УНТ в материале приводит к росту адгезионной прочности.

5. Разработан технологический процесс нанесения методом распыления композиционных радиопоглощающих покрытий на основе латекса с наполнителем в виде порошка гексагонального феррита ВаЗс^Рею^О^, позволяющих поглощать электромагнитное излучение в диапазоне частот от 12 до 21 ГГц.

6. Замещение ионов Ге3+ ионами (И4++Со2+), (Тл4++7п2+) и 1п3+ в ферритах со структурой Mg2Z приводит к снижению намагниченности насыщения и температуры Кюри. При увеличении степени легирования феррита Mg2Z ионами частота ЕФМР смещается в сторону более низких частот, что связано с уменьшением поля магнитокристаллической анизотропии феррита.

7. Спекание 1л феррита в гранулах при температурах от 950°С до 1250°С приводит к плавному росту размера зерен как в гранулах, так и после их помола, что приводит к росту магнитной проницаемости композита и практически не отражается на частотных характеристиках поглощения.

8. Спекание ферритов в спрессованных таблетках при температурах выше 1100°С приводит к рекристаллизации и уменьшению удельного электрического сопротивления на несколько порядков, что сопровождается увеличением диэлектрической проницаемости композита и значительным увеличением поглощения на 5 - 6 дБ на частоте 8 ГГц

У I

9. Увеличение концентрации ионов Zn в феррите Гло^-х^ПхГег^-х/гС^ до х=0,5 приводит к росту действительной и мнимой частей магнитной проницаемости композиционного материала, при этом происходит рост поглощения электромагнитного излучения до - 11,8 дБ при х = 0,2. Спекание 1л-гп-феррита при х=0,1 в плотноспрессованных таблетках при температуре 1200°С с последующим помолом приводит к значительному росту поглощения до — 17,1 дБ (на частоте 8 ГГц), что связано с падением удельного электрического сопротивления и ростом диэлектрической проницаемости феррита.

Ю.Измерения магнитных и диэлектрических спектров, а также поглощения 1л и 1л-7х1 ферритов показали, что полученные ферриты по магнитным и диэлектрическим характеристикам не уступают общепринятым стандартным ферритам марок 3000НМ, 400НН и 600НН, имея в несколько раз большую температуру Кюри. При этом в композиционных материалах на основе 1л и \A-Zn ферритов может быть достигнуто поглощение выше 16 дБ.

11.Увеличение концентрации ионов Со2+, замещающих 1л++Ре3+, приводит к значительному уменьшению действительной и мнимой части магнитной проницаемости и смещению частот максимумов р' и р" в область более высоких частот, которое является следствием роста магнитокристаллической анизотропии Ы-Со-феррита при увеличении в нем молярной доли Со-феррита.

12. Спекание Ы-Со-феррита в спрессованных таблетках приводит к значительному снижению удельного объемного электрического сопротивления и увеличению поглощения примерно на 8 — 14 дБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Ковнеристый Ю.К., Лазарева И.Ю., Раваев A.A. Материалы, поглощающие СВЧ излучение. -М. Наука, 1982г., 163 с.

2. Мированов О.С., Собенин Н.П., Техника сверхвысоких частот. — Атомиздат. 1980 464 с.

3. Побочные колебания в электронных приборах СВЧ / под ред. М.Б. Цейтлина. М. Радио и связь, 1984 г. — 152 с

4. Шнейдерман А.Я. Радиопоглощающие материалы: обзор // Зарубежная радиоэлектроника.- 1965. №4,- с. 115-135.

5. Шнейдерман А.Я. Радиопоглощающие материалы: обзор // Зарубежная радиоэлектроника.- 1975. №2.- с.93-114.

6. Шнейдерман А.Я. Радиопоглощающие материалы: обзор // Зарубежная радиоэлектроника.- 1975. №3.- с.71-93.

7. Д. Фоксвел, Д. Джаксен. Подход к обеспечению скрытности: создание малозаментых кораблей. Jane's IDR (International Defense Review), Vol.31, September 19998, p. 43-45, 47-48.

8. S. Truker. Revolution on the surface of sea Jane's NAVY International, July/August 1998, Vol.103, No.6.

9. Патент РФ F41H 3/00 RU 2 280 229 C2 опубл. 01.2006

10. Ю.Патент РФ H05K 9/00 RU 80 088 U1 опубл. 01.2006

11. Патент РФ H01Q 17/00 RU 2 256 984 C2 опубл. 04.2003

12. Патент РФ HO IQ 17/00 RU 2 275 719 С1 опубл. 01.2006

13. Заявка F41H 3/00 RU 2004 119 079 А опубл. 01.2006

14. Патент РФ C09D 5/32 RU 2 294 948 С1 опубл. 01.2006

15. Патент РФ H01Q 17/00 RU 2 273 925 С1 опубл. 04.2006

16. Ковалева Т.Ю., Безъязыкова Т.Г. .Труды XVI Международной конференции «Радиолокация и радиосвязь», М. 2008, с 406 411

17. Чепарин В.П. и др.Применение радиопоглощающих покрытий в радиотехнических устройствах/ Proc.XIII ICSEGE, p.p. 247-251, 3-5 December, 2004. Moscow (Firsanovra)

18. Бобылев C.B., Духовской В.П.,Чепарин В.П., Серебрянников С.В, "Радиопоглощающие материалы на основе пенопластов. Тезисы докладов "Гиромагнитная бестоковая электроника", Москва, МЭИ, 1997, с.349-351

19. Чепарин В.П. Гексагональные ферриты, их свойства и применение. Тезисы докладов "Гиромагнитная бестоковая электроника", Москва, МЭИ, 1997, с.383-429.

20. Заявка 54-16038 Япония, МКИ H01F1/00, H01Q 17/00. Способ изготовления согласующего элемента для поглощения электромагнитных волн. Обул. 19.06.197925.3аявка 55-5879 Япония, МКИ Н05 К9/00. Покрытие для поглощения электромагнитной волны. Опубл. 12.02.80.

21. А.С. 841069 СССР МКИ H01F1/37 Поглощающий материал/ Г.И.Кашицина, Л.А.Шкилева (СССР). Опубл. в Б.И. - 1981 №23 - с.260

22. А.С. 526958 СССР, МКИ H01Q 17/00 Материал для поглощения СВЧ энергии/ А.М.Огурцов, В.П.Середа, В.П.Рюмшин и др. (СССР) Опубл. в Б.И. 1976-№32 с.153

23. Китайцев А.А., Шинков А.А. Возможный механизм потерь энергии ЭМВ в диспергированных гиромагнитных смесях: феррит-графит. Труды XII Международной конференции по спиновой электронике и гировекторной электродинамике, М. 2003, с.726 729

24. Алексеев А.Г., Штагер Е.А., Козырев С.В. Физические основы технологии STEALTH. СПб.: ВВМ, 2007. - 284 с.

25. Decoration of carbon nanotubes with chitosan / Y. Li, K. Wang, J. Wei, Z. Gu, Z. Wang, J. Luo, D. Wu // Carbon. 2005. - Vol. 43. - P. 3178 - 3180.

26. Double-walled carbon nanotube electrodes for electrochemical sensing / Y.A. Kim, H. Muramatsu, T. Hayashi, M. Endo, M. Terrenes, M.S. Dresselhaus // Chemical Physics Letters. 2004. - Vol. 398. - P. 87.

27. Enrichment of small-diameter double-wall carbon nanotubes synthesized by catalyst-supported chemical vapor deposition using zeolite supports / H. Muramatsu, T. Hayashi, Y.A. Kim, D. Shimamoto, Y.J. Kim, K. Tantrakarn,

28. M. Endo, М. Terrenes, M.S. Dresselhaus I I Chemical Physics Letters. 2005. -Vol. 414.-P. 444.

29. А.Г. Ткачев, И.В. Золотухин Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур. М.: Изд-во Машиностроение-1, 2007.-316 с.

30. Раков, Э.Г. Нанотрубки и фуллерены : учебное пособие / Э.Г. Раков. — М. : Логос, 2006. 376 с.

31. Миллер А. Распределение катионов в шпинелях // J. Appl. Phys. Suppl. 1959. V. 30, N4. P. 24-29.

32. Смит Я., Вейн X. Ферриты. М.:Изд-во иностранной литературы, 1962. 504 с.

33. Influence of microstructure on the complex permeability of spinel type Ni-Zn ferrite. Mahmud S.T., Hossain Akther A.K.M., Abdul Hakim A.K.M., Seki M., Kawai Т., Tabata H. J. Magn. and Magn. Mater. 2006. 305, №1, c.269 274

34. Penoyer R.F., Bickford L.R., Эффекты, обусловленные магнитным1 отжигом, в монокристаллах магнетита, содержащего кобальт. Phys., Rev., 108, 271 (1957)

35. Magnetic properties of nanocrystalline Co-Ni ferrite Z. P. Niu, Y. Wang, F. S. Li, J Mater Sci (2006) 41:5726-5730

36. B.K. Аркадьев, Сб. «Проблемы ферромагнетизма и магнитодинамика», АН(1946), стр.7

37. Л.А. Фоменко, ЖЭТФ 21, вып. 11 (1953)

38. Brown F., Gravel Ch. L., Вращение доменов в никелевом феррите, Phys. Rev., 97, 55 (1955)

39. Kriessman C.J., Harrisson S.E., Black S.R., Магнитные спектры марганцевых ферритов, Phys. Rev., 110, 844 (1958)

40. Rado G.T., Folen V.J., Emerson W.H., Влияние кристаллографической магнитной анизотропии на магнитные спектры железо-магниевых ферритов, Pro с. I.E.E. 104, 198-205 (1956).

41. Алексеев А.Г., Штагер Е.А., Козырев С.В. Физические основы технологии STEALTH. СПб.: ВВМ, 2007. - 284 с.

42. Алексеев А.Г., Коренев А.Е. Магнитные эластомеры. М: Химия, 1987. -240с.

43. Ковалева Т.Ю., Безъязыкова Т.Г. Магнитные экранирующие материалы. Труды ХП-ой Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». Крым, Алушта, 2008г, с.59

44. Алексеев А.Г., Плотников С.А., Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1973, т.9, №3, с.455-457

45. Лаке Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферромагнетики. М., «Мир», 1965. 676 с.

46. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Гостехиздат, - 1957. - 532с.

47. Смоленский Г.А., Леманов В.В. Ферриты и их техническое применение. Л.: Наука, 1975.219с.

48. Чепарин В.П., Черкасов А.П. Управление величиной константы анизотропии в скандийсодержащих бариевых ферритах Изв. АН СССР «Неорганические материалы», 1972, т.8, №1, с.196-197.

49. Жиляков С.М., Найден Е.П. Магнитные свойства Al-замещенных, гексаферритов на основе Zn2W. Физика твердого тела, 1995, т.37, №9.

50. Par. E.F. Bertaut, Q. Deschamps et R. Pouthenet, et S. Pickart. Substitution dans les hexaferrites de lion Fe par Al , Ga , Cr . Le Journal de Physique et le radium, 1959, v.20, p. 404-408.

51. Ямзин И.И. Нейтроннодифракционное исследование гексагональных ферритов. — Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора ф-м наук, 1969, ИКАН СССР, Москва.

52. Zhai H.R., Liu J.Z. and Lu M. Influence of Ru3+ ions on anisotropy of PbFe120i9 single ctystals. J. Appl., 52(3), 1981, p.2323-2324.

53. Fu Hua, Zhai Hong Ru, Zhang Yu - Chang. A study on substitution of Fe in BaFei2019 by Mn. Acta phys. Sin., 1986, v.35, №7, p.833-840.

54. The effect of La-Zn substitution on the microstructure and magnetic properties of barium ferrites. Hua Z.H., Li S.Z., Han Z.D., Lu M., Zhong W., Gu B.X.,

55. Du Y.W. Mater. Sei. and Eng. A. 2007. 448, №1-2, c.326-329.

56. Бирке Д. Естественный ФМР и резонанс в присутствии постоянного внешнего поля. В кн.: Ферромагнитный резонанс // под редакцией Вонсовского C.B. М.: Иностранная литература, - 1952. с. 228-229.

57. Биркс Д. Свойства ферромагнитных соединений при сантиметровых волнах. В кн.: Ферромагнитный резонанс. // Под редакцией Вонсовского C.B. М.: Иностранная литература, - 1952. с. 241-250.

58. Бирке Д. Высокочастотная магнитная дисперсия в порошке карбонильного железа. В кн. : Ферромагнитный резонанс. // Под редакцией Вонсовского C.B. М.: Иностранная литература, - 1952. с. 226228.

59. Радо Д., Райт Р. Ферромагнетики при очень высоких частотах. Два механизма дисперсии в ферритах. В кн.: Ферромагнитный резонанс. // Под редакцией Вонсовского C.B. М.: Иностранная литература, 1952, с. 284-297.

60. Такэси Т. Ферриты. Металлургия, М., 1964 г.

61. Преображенский A.A., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. М.: Высш. шк., 1986. 352 с.

62. Балбашов A.M., Червоненкис А .Я. Магнитные материалы для микроэлектроники. М.: Энергия, 1979. 218 с.

63. Чепарин В.П. Получение и исследование монокристаллов магнитоодноосных ферритов с малыми собественными полями анизотропии. Кандидатсткая диссертация, М., 1970 г., с. 220.

64. Рабкин Л.И. Ферриты. JL, «Энергия», 1968 г.

65. L.G. Van Uitert, Ферриты с малым магнитным насыщением для с.в.ч. аппаратуры, J. Appl. Phys. 26, № 11, 1289 (1955)

66. Kindervater F., Farbe u. Lack, 71, №6, 445 (1965)

67. Labeyrie M., Mage J.C., Simonet W. FMR line width of barium hexaferrite at millimeter wavelengths. IEEE. Trans. Magn., 1984, №5, Pt.l, p.1224-1226.

68. KitaytsevA.A., Koledintseva M.Yu., KonkinV.A., CheparinV.P., ShinkovA.A. Application of composite gyromagnetic materials for absorbing radia-tion produced by microwave oven, Int. Symp. on Electromagnetic Compatibility, Tokyo, 1999, p.405 409.

69. Чепарин В.П., Черкасов А.П. Управление величиной константы анизотропии в скандийсодержащих бариевых ферритах Изв. АН СССР «Неорганические материалы», 1972, т.8, №1, с.196-197.

70. Еремцова Л.Л.,Недков И.,Чепарин В.П.,Китайцев A.A. Естественный ферромагнитный резонанс в легированных гексаферритах. Там же стр.59

71. Китайцев А.А.,Попко В.П.,Чепарин В.П.,Еремцова Л.Л. Композиционные материалы на основе гексаферритов для экологически чистого применения активных СВЧ приборов.

72. Поликристаллические текстурованньте гексаферриты бария и стронция. Медведев С.А.,Балбашов А.М.ДСолчин В.В.,Чепарин A.c.N192973, СССР;* БИ N6 1967г.

73. Чепарин В.П., Еремцова Л.Л., Шиленкова A.B., Китайцев A.A. Алюмозамещенные гексаферриты для высокочастотных РПМ. Тезисы докл. 4.1, II Междунар. конф. по электромех. и электро- технологии, Крым 1996 стр. 103.

74. Китайцев A.A., Чепарин В.П., Еремцова Л.Л., Попко В.П., Лапин Е.И. Обеспечение ЭМС радиоэлектронных средств в СВЧ и КВЧ диапазонах. Тезисы докл. 4.1, II Междунар. конф. по электромех. и электротехнологии, Крым 1996 стр. 107.

75. Mikhailovsky L.K., Cheparin V.P., and oth. Hexaferrites for radioabsorbing materials. Тезисы докладов "Гиромагнитная бестоковая электроника", Москва, МЭИ, 1997, с.93-96.

76. Бобылев C.B., Духовской В.П., Серебрянников С.В, "Радиопоглощающие материалы на основе пенопластов. Тезисы докладов "Гиромагнитная бестоковая электроника", Москва, МЭИ, 1997, с.349-351.

77. Чепарин В.П., Черкасов А.П., Свешников Ю.А. Исследование гексаферритов, легированных ионами Тр. МЭИ, вып. 14, 65,1972.

78. Я. Сноек, Исследования в области новых ферромагнитных материалов, перевод под ред. C.B. Вонсовского, ИЛ, 1949

79. Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. — М.: Металлургия, 1979. — 472 с.

80. Палацкий А. Техническая керамика. М. Л., Госэнергоиздат, 1959

81. Третьяков Ю.Д., Олейников H.H., Граник В.А. Физико-химические основы термической обработки ферритов.

82. Третьяков Ю.Д. Термодинамика ферритов. Л.: Химия, 1967, 304 с.

83. Анциферов В.Н., Летюк Л.М., Андреев В.Г., Дубров А.Н., Гончар A.B., Костишин В.Г., Сатин А.Н. Проблемы порошкового материаловедения. Ч. IV. Материаловедение поликристаллических ферритов. Екатеринбург: УрО РАН, 2004, 395с.

84. Геузин Я.Е.Физика спекания. М.: Наука, 1967. 360 с.

85. Barantchikov A.Ye., Ivanov V.K.,01eynikov N.N., Tretyakov Yu.D. Kinetics and Mechanism of high temperature sonochemical synthesis of spinel-type ferrites // Mendeleev Communications. 2004. . 4. P. 143-144.

86. K. Хауфе Реакции в твердых телах и на их поверхности. 4.1. Изд-во иностр. Лит-ры, 1962, 415 с.

87. Быков Ю.А. Высокотемпературное деформирование и термическая обработка ферритов. — М.: Металлургия, 1988, 216 с.

88. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высш. школа, 1981. - 335 с.

89. Serebryannikov, S.V., Kitaitsev A.A., Cheparin V.P., Eremtsova L.L., .Study of electromagnetic wave energy absorption in composite medif based on "ferrite-graphite" mixture. Int.Conf. "Functional materials" Ukraine, Crimea.2005, p.221

90. B. Дёринг, Сб. «Ферромагнитный резонанс», стр. 312, ИЛ, Москва, (1952)

91. Rado G.T., Folen V.J., Emerson W.H., Влияние кристаллографической магнитной анизотропии на магнитные спектры железо-магниевых ферритов, Proc. I.E.E. 104, 198-205 (1956).

92. Improvement of initial permeability of Z-type ferrite by Ti and Zn substitution. Kamishima K., Ito C., Kakizaki K., Hiratsuka N., Shirahata Т., Imakubo Т., J. Magn. and Magn. Mater. 2007. 312, №1, c.228-333

93. Физический Энциклопедический словарь. Диэлектрическая проницаемость. Стр.179 / М.: «Советская энциклопедия», 1983.С.928

94. Котельников В.А., Николаев A.M. Основы радиотехники. Часть 1, М.: Радио и связь, 1950.С.355