Наноструктурированное углеродными нанотрубками широкополосное радиопоглощающее покрытие

Разработаны методы изготовления и сформированы структурированные многослойными углеродными нанотрубками «Таунит-МД» образцы широкополосных радиопоглощающих покрытий, предназначенных для покрытия внутренних поверхностей и оборудования рабочих мест в высококачественных радиочастотных безэховых камерах. Высокое аспектное отношение (> 1000) применяемых углеродных наноматериалов позволяет сформировать в структуре пенополиуретановой матрицы развитую трехмерную проводящую сеть при низкой концентрации добавки, что положительно сказывается на эффективности поглощения электромагнитной энергии и обеспечивает отсутствие сыпучести наполнителя. При использовании поглотителя с конфигурацией в виде массива пирамид высотой 250 мм обеспечивается ослабление коэффициента отражения более чем на – 40 дБ в диапазоне частот от 1 ГГц, при использовании поглотителя с конфигурацией в виде массива пирамид высотой 100 мм, обеспечивается ослабление коэффициента отражения более чем на –30 дБ в диапазоне частот от 10 ГГц. Испытания на износостойкость продемонстрировали полное сохранение поглощающих характеристик разработанных поглотителей, в то время как для промышленного образца с техническим углеродом наблюдалось ослабление поглощающей способности на –20 дБ.

1. Mitsmacher M. Anechoic microwave chambers. Moscow: Radio i svyaz; 1982. 128 p. (In Russ.)

2. Aleshkevich N, Budai A, Knysh V, Maly S. Study of the electrodynamic characteristics of ultrawideband hybrid radio absorbing panels.12th International Scientific and Technical Conference "Instrument Engineering2019": Сonference proceedings, 13-15 November 2019, Minsk, Belarus. Minsk: BNTU; 2019. p. 167-169. (In Russ.)

3. Silva MWB, Kretly LC. A new concept of RAMRadiation Absorbent Material: Applying corrugated surfaces to improve reflectivity. 2011 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference (IMOC 2011). 2011. p. 556-560. DOI:10.1109/IMOC.2011.6169338

4. Syahmi A, Abdullah H, Akhbar R, Ahmad NR, Sazalee NS, Razali AR, Taib MN. Radiation cross section characteristics for isosceles slotted triangle on hollow pyramidal absorber. 2018 IEEE International Conference on Automatic Control and Intelligent Systems (I2CACIS). 2018. p. 35-38. DOI:10.1109/I2CACIS.2018.8603697

5. Laur V, Maalouf A, Chevalier A. Threedimensional printing of honeycomb microwave absorbers: feasibility and innovative multiscale topologies. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2021;63(2):390-397. DOI:10.1109/TEMC.2020.3006328

6. Snanstin M, Dobychina E, Solod A. Experimental studies of scattering indicatrixes of radar absorbing materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;868:012018(1-8). DOI:10.1088/1757-899X/868/1/012018

7. Pometcu L, Sharaiha A, Benzerga R, Pouliguen P. Hybrid material based on metamaterial for absorption improvement of pyramidal absorbers. 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018). 2018. p. 1-3. DOI:10.1049/cp.2018.1266

8. Gong P, Liu L, Qi Y, Yu W, Li F, Zhang Y. Multiphysics analysis of millimeter-wave absorber with high-power handling capability. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2017;59:1748-1754. DOI:10.1109/TEMC.2017.2714900

9. Zhang Y, Zhu YJ, Qi YH, Yu W, Li FH, Liu L. High-power broadband honeycomb absorber for 5G millimeter wave chambers. 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC). 2018. p. 103-105. DOI:10.1109/ISEMC.2018.8394072

10. Liu L, Zhang Y, Sheng JQ, Wei YM, Liu RM, Yu W, Qi YH. Gradient honeycomb absorber with high power handling capability. Applied Physics A. 2021; 127:129(5). DOI:10.1007/s00339-020-04223-9

11. Aleshkevich N, Budai A, Gromyko A, Knysh V, Maly S. Ultra-broadband radio-absorbing materials and coatings. Information technology, electronic devices and systems (ITEDS’2010): Materials of the International scientific-practical conference, 6-7 April 2010, Minsk, Belarus. Minsk: National Library of Belarus; 2010. p. 161-164. (In Russ.)

12. Buday A, Knysh V, Maly S. Electrodynamic analysis of modified pyramid type radio absorbers. 15th International Crimean Conference “Microwave Engineering and Telecommunication Technologies”: Conf. materials, 12-16 September 2005, Sevastopol: WB; 2005. p. 645-646. (In Russ.)

13. Komarov FF, Parfimovich ID, Tkachev AG, Shchegol’kov AV, Shchegol’kov AV, Mil’chanin OV, Bondarev V. Effect of methods for fabrication of polymer composites with carbon nanotubes on conduction processes. Technical Physics. 2021;66:461-469. DOI:10.1134/S1063784221030129

14. «Taunit» carbon nanotubes manufacturer. Available from: http://www.nanotc.en/ [Accessed 4 May 2023].

15. Ma PC, Siddiqui NA, Marom G, Kim JK. Dispersion and functionalization of carbon nanotubes for polymer-based nanocomposites: A review. Composite: Part A. 2010;41:1345-1367. DOI:10.1016/j.compositesa.2010.07.003

16. Coleman JN, Khan U, Gun’ko Y. Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes. Advanced Materials. 2006;18(6):689-706. DOI:10.1002/adma.200501851

17. Kelly KF, Chiang IW, Mickelson ET. Insight into the mechanism of sidewall functionalization of singlewalled nanotubes: an STM study. Chemistry Physics Letters. 1999;313:445-450. DOI:10.1016/S0009-2614(99)00973-2

18. Tasis D, Tagmatachris N, Bianco A, Prato M. Chemistry of carbon nanotubes. Chemical Reviews. 2006;106(3):1105-1136. DOI:10.1021/cr050569o

19. Jiang Y, Song H, Xu R. Research on the dispersion of carbon nanotubes by ultrasonic oscillation, surfactant and centrifugation respectively and fiscal policies for its industrial development. Ultrasonics Sonochemistry. 2018;48:30-38. DOI:10.1016/j.ultsonch.2018.05.021

20. Baker-Jarvis J, Vanzura EJ, Kissick WA. Improved technique for determining complex permittivity with the transmission/reflection method. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1990;38(8):1096-1103. DOI:10.1109/22.57336

21. Multiphysics C. Introduction to COMSOL Multiphysics. Burlington: MA; 2013. 158 p.

22. Kurushin A. Use of Floquet channels for modeling a periodic nanostructure. Zhurnal radioelektroniki. 2010;11:1-22. (In Russ.)

23. Radio-absorber “Tora”. Available from: http://niipfp.bsu.by/index.php/oborud/tora [Accessed 15 May 2023].