Композиционные материалы для радиоэлектроники

Объект исследования - наноструктурированные композиционные материалы. Цель исследования - разработка и изучение новых композитных наноматериалов и электродинамических сред с нанофазными наполнителями, содержащих различные наночастицы (металлические, полупроводниковые, диэлектрические, магнитные). Использование специфических особенностей нанофазных материалов позволит создавать адаптационные материалы и покрытия с заранее заданными свойствами, которые могут меняться под воздействием параметров внешней среды и, в частности, внешнего электромагнитного поля, а также целенаправленно меняться под управляющим воздействием. Нанокомпозиты являются перспективными материалами для сенсорных устройств, для разработки новых стелс-материалов, для распределенных радиотехнических устройств нового поколения, для повышения электромагнитной совместимости электронных устройств, для эффективной экологической защиты биообъектов, для разработки носителей информации в системах сверхплотной записи и хранения информации, для создания новых магнитных материалов в системах магнитного охлаждения и т.п. Разработаны и исследованы композиционные радиопоглощающие материалы на основе ПВХ пластизолей, обладающие совокупностью свойств, необходимых для использования в задачах обеспечения электромагнитной совместимости: хорошая смешиваемость с наполнителями различных типов, простота изготовления изделий различной формы, химическая инертность, достаточная конструкционная прочность. Исследованы многослойные покрытия с изменяемыми электродинамическими характеристиками на основе наполненных полимерных матриц. Проведены модельные эксперименты и исследования электрофизических свойств многослойных покрытий в широком частотном диапазоне. Показана перспективность разработки и формирования материалов с градиентным распределением электропроводящих, диэлектрических и магнитных наполнителей в матрице полимера для целей согласования импеданса в различных радиотехнических устройствах (антенны, элементы широкополосного СВЧ-тракта). Исследованы наноуглеродные материалы на основе терморасширенного графита, нанотрубок, оксида графена и графена для возможного применения в биоэлектронных устройствах. Показана эффективность использования наноуглеродных материалов для создания электронного интерфейса с биологическими объектами. Разработанные устройства будут использоваться в бактериальных и ферментативных биосенсорах, а также в качестве биоанодов в биотопливных элементах. Особенное значение имеет разработка наноструктурированных материалов и сред, в которых внутримолекулярные эффекты начинают проявлять макроскопические свойства. При определенной степени наполнения наночастицами однородной полимерной матрицы все сильнее должны сказываться квантовые эффекты, связанные с туннельной проводимостью данных материалов, в отличие от диффузионного характера проводимости обычных материалов. Сделан вывод о перспективности данного подхода к получению искусственных нелинейных материалов, метаматериалов и сред, которые будут обладать уникальными характеристиками, использование которых позволит разработать новые и модернизировать достаточно широкий круг радиоэлектронных устройств СВЧ-диапазона, а также устройств наноэлектроники, акустоэлектроники и широкополосных телекоммуникационных систем.