Композиционные материалы для радиоэлектроники

Цель работы - исследование новых композитных наноматериалов и электродинамических сред с нанофазными наполнителями, содержащих различные наночастицы (металлические, полупроводниковые, диэлектрические, магнитные). 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 применения их 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. Изготовлены образцы функциональных эластомерных композиционных материалов на основе бутадиен-стирольного каучука и магнетита с содержанием наполнителя 0 … 300 массовых частей на 100 массовых частей эластомера. Исследовано влияние магнитного поля на коэффициент отражения образцов на металле в диапазоне частот 25,86 … 37,5 ГГц. Разработанные композиты могут быть использованы в качестве эффективных радиопоглощающих и экранирующих материалов с управляемыми свойствами, в том числе градиентных. Получены Ni–Cr–C материалы с высокой твердостью, определяемой присутствием в них областей из микростержней Cr₃C₂ с рекордной микротвердостью, достигающей 3200 кг/мм². Предложена модель процесса образования таких микрокристаллических стержней, характеристики которых определялись методами твердометрии, электронной микроскопии, микрохимического и рентгеноструктурного анализа. Представлены результаты исследования возможности формирования электродных структур, в том числе акустических линий задержки на гибких пьезоэлектрических подложках методом струйной печати с помощью проводящих наночернил на основе наночастиц серебра. Разработана соответствующая технологии и проведено исследование морфологических и структурных, электрофизических характеристик полученных электродных структур. Показана возможность возбуждения с помощью напечатанных электродов пластинчатых волн, характеризующихся достаточно большим коэффициентом электромеханической связи. 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 широкий круг радиоэлектронных устройств СВЧ-диапазона, а также устройств наноэлектроники, акустоэлектроники и широкополосных телекоммуникационных систем.